DE102019209650A1

DE102019209650A1 - Method for forming a fusion welded joint on components made of a steel

Info

Publication number: DE102019209650A1
Application number: DE102019209650.6A
Authority: DE
Inventors: Jens Standfuss; Axel Jahn; Uwe Stamm
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2020-06-04

Abstract

Bei dem Verfahren zur Ausbildung einer Schmelzschweißverbindung an Bauteilen aus einem Stahl mit einem Anteil an nichtkarbidgebundenem freien Kohlenstoff im Bereich bis 1,8 Masse-% mit einem Energiestrahl (1) wird auf die jeweilige Bauteiloberfläche im Schweißbereich eine Schicht (3) aus Kohlenstoff auf die Fügefläche, die der bis 0,02-fachen Größe der Querschnittsfläche eines durch den Energieeintrag des Energiestrahls (1) in einer Schmelzzone ausgebildeten Schmelzbades (4) mit einer grundwerkstoffspezifischen Schichtdicke aufgebracht, so dass im durch den Energieeintrag aufgeschmolzenen Volumen des Schmelzbadwerkstoffs nach dessen Erstarren ein vollflächiges Vorhandensein von Restaustenitgefüge an einem Querschliff des erstarrten Schmelzbadwerkstoffs nachweisbar ist. Nachfolgend an die Ausbildung der Schicht (3) aus Kohlenstoff wird mit dem Energiestrahl (1) Grundwerkstoff (2, 2n) des/der jeweiligen Bauteile(s) innerhalb der Schmelzzone zur Ausbildung des Schmelzbades (4) aufgeschmolzen. Beim Erstarren wird die Schmelzschweißverbindung ausgebildet.In the process for forming a fusion welded joint on components made of steel with a proportion of non-carbide-bound free carbon in the range up to 1.8% by mass with an energy beam (1), a layer (3) of carbon is applied to the respective component surface in the welding region Joining area which is up to 0.02 times the size of the cross-sectional area of a melt pool (4) formed by the energy input of the energy beam (1) in a melting zone with a base material-specific layer thickness, so that the volume of the melt pool material melted by the energy input after it solidifies full presence of residual austenite structure on a cross section of the solidified molten pool material is detectable. Following the formation of the layer (3) made of carbon, the energy beam (1) is used to melt the base material (2, 2n) of the respective component (s) within the melting zone to form the melting bath (4). The fusion welded joint is formed during solidification.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer Schmelzschweißverbindung an Bauteilen aus einem Stahl, der einem Anteil an nichtkarbidgebundenem freien Kohlenstoff bis 1,8 Masse-% aufweist und die Schmelzschweißverbindung mit einem Energiestrahl durchgeführt wird.The invention relates to a method for forming a fusion welded joint on components made of steel, which has a proportion of non-carbide-bonded free carbon of up to 1.8% by mass and the fusion welded joint is carried out with an energy beam.

Bisher gibt es kaum Möglichkeiten übereutektoide Stähle mit ca. > 0,8 Masse-% nichtkarbidgebundenen freiem Kohlenstoffgehalt schädigungsarm mit einem Energiestrahl zu verschweißen. Diese Stähle gelten als weitgehend nicht zum Schweißen geeignet. Die Anwendung von Strahlschweißverfahren führen im Allgemeinen zu extrem hohen Aufhärtungen und neigen extrem zu Härterissen. Lediglich bei Schweißverfahren mit sehr hohem Energieeintrag, z.B. mit prozessbegleitender Ofenerwärmung oder Induktionserwärmung können ggf. rissfreie Schweißnähte ausgebildet werden. Allerdings verlieren dabei diese Stähle ihre wesentlichen gewünschten Eigenschaften, dies betrifft insbesondere ihre Härte (z.B. verschlechtern sich die Verschleißeigenschaften von Nocken oder Kugel- und anderen Wälzlagern).So far there are hardly any possibilities to weld hypereutectoid steels with approx.> 0.8 mass% non-carbide-bound free carbon content with an energy beam with little damage. These steels are largely not suitable for welding. The use of beam welding processes generally lead to extremely high hardening and are extremely prone to hardness cracks. Only for welding processes with very high energy input, e.g. With furnace heating or induction heating during the process, crack-free weld seams can be formed if necessary. However, these steels lose their essential properties, this affects in particular their hardness (e.g. the wear properties of cams or ball and other rolling bearings deteriorate).

Um die weitgehend eingeschränkte Schweißeignung dieser hochkohlenstoffhaltigen Stähle (z.B. C100, 100CrMnSi6-4 oder 100Cr6) zu umgehen, sind bisher technisch relativ aufwendige und/oder energieintensive thermische Vor- oder Nachbehandlungsschritte erforderlich (z.B. Vorwärmen, Anlassen, Design-Kompromisse, Abdecken, Verwendung von drahtförmigen oder vordeponierten folienförmigen eisen- oder nickelhaltigen Zusatzwerkstoffen). Eine Begrenzung der schweißtechnischen Möglichkeiten besteht auch hier, da mit zunehmend höheren Energieeinträgen in die Schweißschmelze zwar die Schweißbarkeit erreicht werden kann. Auf der anderen Seite werden aber die Festigkeitseigenschaften des Stahles auf vielfältige Weise nachteilig verändert. Darüber hinaus stellen dabei die thermischen transienten Dehnungsdifferenzen und die sich dadurch aufbauenden extrem hohen Spannungen eine Ursache für die Rissbildung dar und begrenzen dadurch die Möglichkeiten der Anwendung beträchtlich.In order to avoid the largely restricted suitability for welding of these high-carbon steels (e.g. C100, 100CrMnSi6-4 or 100Cr6), technically relatively complex and / or energy-intensive thermal pretreatment or post-treatment steps have been required (e.g. preheating, tempering, design compromises, masking, use of wire-shaped or pre-deposited foil-shaped iron or nickel-containing filler materials). Here too, there is a limitation in the possibilities for welding, since weldability can be achieved with increasingly higher energy inputs into the weld melt. On the other hand, the strength properties of the steel are adversely changed in a variety of ways. In addition, the thermal transient strain differences and the resulting extremely high stresses are a cause of the crack formation and thus considerably limit the possibilities of use.

Generell gilt diese Problematik als ungelöst. Durch Vermeidungsstrategien werden Fügeaufgaben dieser Stähle meist mit anderen Fügeverfahren (ohne Schmelze) mit deren spezifischen Nachteilen „gelöst“.Generally this problem is considered to be unsolved. Through avoidance strategies, joining tasks of these steels are usually “solved” with other joining methods (without melt) with their specific disadvantages.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für ein Schweißen von Stählen mit einem Energiestrahl, die einen ca. 0,8 Masse-% Anteil an nichtkarbidgebundenem freien Kohlenstoff aufweisen, anzugeben, mit denen eine nachteilige Beeinträchtigung der ursprünglichen Eigenschaften des jeweiligen Stahlwerkstoffes vermieden und die Ausbildung rissfreier Schweißnähte mit geringem Aufwand ermöglicht werden kann.It is therefore an object of the invention to provide possibilities for welding steels with an energy beam, which have an approx. 0.8 mass% proportion of non-carbide-bound free carbon, with which a disadvantageous impairment of the original properties of the respective steel material is avoided and the Training crack-free welds can be made possible with little effort.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved with a method which has the features of claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention can be realized with features designated in the subordinate claims.

Bei Schweißprozessen mit Energiestrahlen, insbesondere Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen erfolgt eine berührungslose konzentrierte Energieeinbringung in das Stahlbauteil, insbesondere in die Oberfläche eines Stahlbauteiles. Der Energiestrahl wird dabei jeweils in der Art und Weise beeinflusst, dass an der Randschicht der mit einem Energiestrahl beeinflussten Oberfläche eines Bauteils eine lokale Temperaturerhöhung erfolgt, die ein Schmelzen der zu verschweißenden Grundwerkstoffe zur Folge hat, so dass sich eine gemeinsame Schmelzzone ausbildet, in der nach Beendigung des Energieeintrags ein Erstarren des Schmelzbadwerkstoffs erfolgt. Allgemein werden diese Prozesse als Umschmelzen oder Schweißen bezeichnet.In welding processes using energy beams, in particular laser beams or electron beams, there is a contactless, concentrated introduction of energy into the steel component, in particular into the surface of a steel component. The energy beam is influenced in each case in such a way that a local temperature increase takes place at the boundary layer of the surface of a component influenced by an energy beam, which results in melting of the base materials to be welded, so that a common melting zone is formed in the After the energy input has ended, the molten pool material solidifies. These processes are generally referred to as remelting or welding.

Wird diese lokal aufzuschmelzende Oberfläche des/der Stahlbauteile(s) vor dem Schmelzprozess mit einer anhaftenden Schicht aus Kohlenstoff mit geeigneter Schichtdicke beschichtet, wird dieser vordeponierte Kohlenstoff durch den Energiestrahl mit aufgeschmolzen und in die gebildete gemeinsame Schmelze eingemischt. Dadurch erhöht sich der Kohlenstoffgehalt des Stahlwerkstoffs der Schmelzzone und es wird lokal in der Schmelzzone eine andere chemische Zusammensetzung mit höherem Kohlenstoffgehalt, z.B. im Bereich von 1,6 Masse-% bis 1,8 Masse-% Kohlenstoff und damit anderen Umwandlungs- und Werkstoffeigenschaften als der nicht aufgeschmolzene Grundwerkstoff erhalten. Wird diese Schmelze abgekühlt, kann eine niedrigere Härte und eine höhere Duktilität (lokale mikroplastischen Verformungsmöglichkeiten) des erstarrten Werkstoffs der Schmelzzone erreicht werden, als es dies bei der chemischen Zusammensetzung des Grundwerkstoffes der Fall war. Dadurch können hohe transiente thermische Spannungen als eine wesentliche Rissursache drastisch reduziert werden. Dabei wird das metallphysikalische Wirkprinzip genutzt, dass mit steigendem Kohlenstoffgehalt die Umwandlungsentropie für die Martensitbildung steigt, d.h. die für eine martensitische Umwandlung (= Aufhärtung) erforderliche Unterkühlung und Abschreckgeschwindigkeit steigt über das technisch erreichbare Maß hinaus an. Der zusätzlich erfindungsgemäß eingebrachte Kohlenstoff stabilisiert nach der Erstarrung die duktile austenitsche Phase bis zur Abkühlung auf Raumtemperatur (Restaustenit) und verhindert bei hinreichender Höhe auch eine nachträgliche Umwandlung bei Abkühlung auf tiefere, technisch relevante Temperaturen.If this locally to be melted surface of the steel component (s) is coated with an adhesive layer of carbon with a suitable layer thickness before the melting process, this pre-deposited carbon is also melted by the energy beam and mixed into the common melt formed. This increases the carbon content of the steel material in the melting zone and a different chemical composition with a higher carbon content becomes local in the melting zone, for example in the range from 1.6% by mass to 1.8% by mass of carbon and thus different conversion and material properties than received the non-melted base material. If this melt is cooled, a lower hardness and a higher ductility (local microplastic deformation possibilities) of the solidified material of the melting zone can be achieved than was the case with the chemical composition of the base material. This can drastically reduce high transient thermal stresses as a major cause of cracks. The principle of metal physics is used that the entropy of conversion for martensite formation increases with increasing carbon content, ie the supercooling and quenching rate required for a martensitic conversion (= hardening) increases beyond what is technically achievable. After the solidification, the additional carbon introduced according to the invention stabilizes the ductile austenitic phase until it cools down to room temperature (residual austenite) and, at a sufficient level, also prevents subsequent conversion when cooling to lower, technically relevant temperatures.

Die für das Schweißen geeignete chemische Zusammensetzung (Kohlenstoffgehalt) in der Schmelzzone, die mit dem Schmelzbad vorgegeben ist, kann dabei über das geeignete Verhältnis von aufgeschmolzener Kohlenstoffschichtdicke zu Schmelzbadgröße bzw. Querschnittsfläche des Schmelzbades (jeweils Fläche im Querschliff) eingestellt werden. Dieses Verhältnis liegt abhängig von den Kohlenstoffgehalten der Grundwerkstoffe (2, 2n) im Bereich zwischen ca. 0,01 bis 0,02.The chemical composition (carbon content) suitable for welding in the melting zone, which is specified with the melting bath, can be adjusted using the appropriate ratio of the molten carbon layer thickness to the size of the melting bath or the cross-sectional area of the melting bath (each with a cross-section). This ratio depends on the carbon content of the base materials ( 2nd , 2n) in the range between approximately 0.01 to 0.02.

Man kann somit, bei Kenntnis des oben genannten Zusammenhanges, abhängig vom gewählten Grundwerkstoff oder der Grundwerkstoffkombination mit einigen Einstellversuchen das geeignete Verhältnis aus gewünschter Querschnittsfläche des Schmelzbades (auch Einschweißtiefe oder Schmelzbadvolumen) und aufgetragener Kohlenstoffschichtdicke (Querschnittsfläche) bestimmen.With knowledge of the above-mentioned relationship, you can determine the appropriate ratio of the desired cross-sectional area of the weld pool (including weld depth or weld pool volume) and the applied carbon layer thickness (cross-sectional area) with a few adjustment attempts, depending on the base material or the base material combination selected.

Dieser Nachweis des Restaustenits kann nachfolgend über geeignete röntgenographische oder metallografischer Verfahren nach entsprechender Präparation mit einem Lichtmikroskop an einem Querschliff der Schmelzzone geführt werden. Da die Schmelzbadvolumina und aufgetragenen Schichtdicken mit modernen Verfahren extrem genau reproduzierbar sind, kann somit auch das entsprechende geeignete Verhältnis von Kohlenstoffschichtdicke zu Schmelzbadfläche beliebig oft reproduziert und nachgewiesen werden.This proof of the residual austenite can subsequently be carried out using suitable X-ray or metallographic methods after appropriate preparation with a light microscope on a cross section of the melting zone. Since the melt pool volumes and layer thicknesses can be reproduced extremely precisely using modern methods, the appropriate ratio of carbon layer thickness to melt pool area can also be reproduced and verified as often as required.

So kann man zum Beispiel Verbindungsschweißungen für einen nicht zum Energiestrahlschweißen geeigneten 100Cr6-Stahl mit einem schnellbewegten, fokussierten Energiestrahl mit extrem geringem Energieeintrag ausbilden, in dem die Dicke der zuvor aufgetragenen Kohlenstoffschicht schrittweise in mehreren Versuchen erhöht wird, bis in der Schmelzzone Restaustenit im Mikroskop sichtbar (bzw. vollflächig nachweisbar) wird. Je nach Erfahrung kann nach wenigen Versuchen die geeignete Schichtdicke für ein in Form und Größe beliebiges jeweils gewünschtes Schmelzbadvolumen bestimmt werden.For example, you can form connection welds for a 100Cr6 steel that is not suitable for energy beam welding with a fast-moving, focused energy beam with extremely low energy input, in which the thickness of the previously applied carbon layer is gradually increased in several experiments until residual austenite is visible in the melting zone in the microscope (or fully detectable). Depending on experience, the appropriate layer thickness can be determined for a desired melt pool volume in terms of shape and size after a few experiments.

Diese Vorgehensweise kann bei verschiedensten Stählen zur Ermittlung der entsprechend notwendigen Schichtdicken angewendet werden. Es können z.B. Werkzeugstähle, wie C85W oder 90MnCrV8, z.B. Vergütungsstähle, wie 42CrMo4 oder C100, z.B. martensitische Federstähle, wie 51 CrV4 oder Ck67, z.B. Wälzlagerstähle wie 100Cr6 oder 100CrMnSi6-4 als Grundwerkstoffe mit dem Verfahren bearbeitet werden.This procedure can be used for a wide range of steels to determine the required layer thicknesses. For example Tool steels such as C85W or 90MnCrV8, e.g. Quenched and tempered steels such as 42CrMo4 or C100, e.g. martensitic spring steels such as 51 CrV4 or Ck67, e.g. Rolling bearing steels such as 100Cr6 or 100CrMnSi6-4 can be processed as base materials with the method.

Anders gesagt:

Die aufzutragende Kohlenstoffschichtdicke auf zwei mit einem Energiestrahl zu schweißende Fügestellen der Grundwerkstoffe von Stahlbauteilen wird im Einstellprozess mit mehreren Versuchen so lange erhöht, bis sich eine restaustenitische Schmelzzone im Querschliff vollflächig nachweisen lässt. Ist diese Schichtdicke für einen definierten Schweißprozess ermittelt, kann diese Schichtdicke reproduzierbar auf beliebig viele zu verschweißende Fügeteile aufgetragen und qualitätssichernd jederzeit gemessen und überwacht werden.

In other words:

The carbon layer thickness to be applied to two joints of the base materials of steel components to be welded with an energy beam is increased in the setting process with several tests until a fully austenitic melting zone in the cross section can be detected over the entire surface. Once this layer thickness has been determined for a defined welding process, this layer thickness can be reproducibly applied to any number of parts to be welded and measured and monitored at any time to ensure quality.

Bevorzugt sollte die Schicht aus Kohlenstoff mit Graphit, der besonders bevorzugt pulverförmig sein soll, gebildet werden. Pulverförmiger Graphit kann günstig trocken aber auch in einer Suspension eingesetzt werden. Suspensionen lassen sich günstig aufsprühen oder mit geeigneter Viskosität drucken. Die jeweilige Flüssigkeit kann durch Trocknen später entfernt und dann die Schicht flüssigkeitsfrei vorliegen. Als Flüssigkeit kann man neben Wasser mit einem geeigneten Emulgator auch Alkohole, die mit einem geeignete Benetzungsmittel versetzt sind, einsetzen.The layer should preferably be formed from carbon with graphite, which should particularly preferably be in powder form. Powdered graphite can be used cheaply dry but also in a suspension. Suspensions can be sprayed on cheaply or printed with a suitable viscosity. The respective liquid can be removed later by drying and then the layer can be liquid-free. In addition to water with a suitable emulsifier, alcohols which have been mixed with a suitable wetting agent can also be used as the liquid.

Der Energiestrahl kann ein Laserstrahl oder ein Elektronenstrahl sein.The energy beam can be a laser beam or an electron beam.

Die Vorschubbewegungsgeschwindigkeit des Brennflecks eines Laserstrahls sollte mindestens 1 m/min betragen.The feed speed of the focal spot of a laser beam should be at least 1 m / min.

Beim Verbindungsschweißen kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Werkstoffgruppe schmelzschweißbarer Stähle deutlich in Richtung bisher eingeschränkt oder nicht schweißbarer Stähle erweitert werden (z.B. ca. C-Gehalt > 1,0 Masse-%). Aufwendige vor- oder nachgelagerte thermische Prozesse können weitgehend entfallen oder minimiert werden. Die Grundwerkstoffe behalten weitgehend ihre Eigenschaften.In connection welding, the material group of fusion-weldable steels can be expanded significantly in the direction of previously weldable or non-weldable steels with the method according to the invention (e.g. approx. C content> 1.0% by mass). Complex upstream or downstream thermal processes can largely be eliminated or minimized. The base materials largely retain their properties.

Das Aufbringen von Kohlenstoffschichten auf Bauteiloberflächen in vielen denkbaren definierten Schichtdicken kann gut einstellbar durchgeführt werden. Durch das vorherige Aufbringen (wie z.B. Besprühen, Bedrucken oder Bedampfen oder anderweitiges Belegen) in Form einer Vordeponierung auf Bauteiloberflächen aus Stahl kann dieser Prozess von den zuvor beschriebenen Schmelzprozessen zeitlich und räumlich entkoppelt werden. Das Beschichten der Oberflächen mit Kohlenstoff kann auf relativ niedrigem Temperaturniveau erfolgen und ist damit deutlich energieärmer als etablierte Ofen- oder Induktionsprozesse.The application of carbon layers on component surfaces in many conceivable defined layer thicknesses can be carried out in an easily adjustable manner. This process can be decoupled from the previously described melting processes in terms of time and space by applying it beforehand (such as spraying, printing or steaming or other coating) in the form of pre-deposition on component surfaces made of steel. Coating the surfaces with carbon can be done at a relatively low temperature level and is therefore significantly less energy-intensive than established furnace or induction processes.

So konnten geeignete Schichtdicken von Schichten aus Kohlenstoff für den Stahl 100Cr6 mit 0,015 mm ermittelt werden.Suitable layer thicknesses of layers of carbon for the steel 100Cr6 could be determined as 0.015 mm.

Der vordeponierte Kohlenstoff (Grafit) hat die gewünschten metallphysikalischen Eigenschaften, um die Schmelze in geeigneter Weise (Schweißeignung) auf vergleichsweise einfache Weise zu beeinflussen.The pre-deposited carbon (graphite) has the desired metal-physical properties in order to influence the melt in a suitable way (suitability for welding) in a comparatively simple way.

Folgende Schweißaufgaben können nach dem erfindungsmäßen Verfahren erfüllt werden:

• Verbinden von härtbaren Nocken (Hub- und Nullnocken) auf Nockenwellen →z.B. Werkstoff 100Cr6, 100CrMnSi6-4
• Schweißen von Wälzlagern, Kugellagern,
• Schweißen von eutektoiden un- und niedriglegierten und Werkzeugstählen →z.B. Werkstoff C85, C100 oder 90MnCrV8 und vergleichbare
• Schweißen von martensitischen Federstählen wie 51 CrV4 oder Ck67
• Schweißen von Vergütungsstählen wie 42CrMo4

The following welding tasks can be carried out using the method according to the invention:

• Connection of hardenable cams (lifting and zero cams) on camshafts → e.g. material 100Cr6, 100CrMnSi6-4
• welding of rolling bearings, ball bearings,
• Welding eutectoid unalloyed and low-alloyed and tool steels → e.g. material C85, C100 or 90MnCrV8 and comparable
• Welding of martensitic spring steels like 51 CrV4 or Ck67
• Welding tempered steels such as 42CrMo4

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below by way of example.

Dabei zeigen:

1a und b die Ausbildung einer Schicht aus graphitischem Kohlenstoff auf einer Oberfläche eines zu schweißenden Stahlbauteils bzw. von zwei Stahlbauteilen, die miteinander durch Schmelzschweißen verbunden werden sollen und
2a und b das Aufschmelzen von Kohlenstoff und Grundwerkstoff mit einem Laserstrahl in einer Schmelzzone.

Show:

1a and b the formation of a layer of graphitic carbon on a surface of a steel component to be welded or of two steel components which are to be connected to one another by fusion welding, and
2a and b the melting of carbon and base material with a laser beam in a melting zone.

Wie man den 1a und 1b entnehmen kann, wurde auf einer Oberfläche eines bzw. Oberflächen von zwei Bauteilen aus dem Grundwerkstoff 2 bzw. 2n eine Schicht 3 aus graphitischem Kohlenstoff aufgebracht. Der Grundwerkstoff 2 bzw. 2n 100Cr6 wies eine Kohlenstoffanteil von ca. 1,0 Masse-% auf und die Schichtdicke der Schicht 3 betrug 0,015 mm. Die Größe der Querschnittsfläche der Schicht 3, die mit aufgeschmolzen wurde, betrug das 0,015-fache der Querschnittsfläche des Schmelzbades 4.How to do that 1a and 1b can be seen, was on a surface of one or surfaces of two components made of the base material 2nd respectively. 2n a layer 3rd applied from graphitic carbon. The base material 2nd respectively. 2n 100Cr6 had a carbon content of approx. 1.0 mass% and the layer thickness of the layer 3rd was 0.015 mm. The size of the cross-sectional area of the layer 3rd , which was also melted, was 0.015 times the cross-sectional area of the melt pool 4th .

Wie man den 2a und 2b entnehmen kann, wurde mit einem Laserstrahl als Energiestrahl 1 einer Wellenlänge in der Schmelzzone 4 der graphitische Kohlenstoff und der Grundwerkstoff 2 und ggf. 2n aufgeschmolzen, so dass eine Vermischung erreicht wurde. Der Anteil an Kohlenstoff erhöhte sich in der Schmelzzone auf 1,8 Masse-%.How to do that 2a and 2 B can be seen was using a laser beam as an energy beam 1 a wavelength in the melting zone 4th the graphitic carbon and the base material 2nd and possibly melted 2n so that mixing was achieved. The proportion of carbon in the melting zone increased to 1.8% by mass.

Der Laserstrahl 1 wurde mit einer Leistung von 1400 Watt betrieben. Die Vorschubgeschwindigkeit der Bewegung des Brennflecks betrug 4 m/min. Der Brennfleck des fokussierten Energiestrahls hatte einen Durchmesser von 0,3 mm.The laser beam 1 was operated with a power of 1400 watts. The feed speed of the movement of the focal spot was 4 m / min. The focal spot of the focused energy beam had a diameter of 0.3 mm.

Anhand eines Schliffbildes durch das erstarrte Schmelzbad 4 konnte am Schliffbild in der Schmelzzone lichtmikroskopisch mit einer 500-fachen Vergrößerung vollflächig Restaustenit nachgewiesen werden.Using a micrograph through the solidified melt pool 4th residual micro-austenite could be detected on the micrograph in the melting zone with a 500-fold magnification.

Claims

Method for forming a fusion welded joint on components made of steel with a proportion of non-carbide-bonded free carbon up to 1.8% by mass with an energy beam (1), in which a layer (3) made of carbon on a joining surface on the respective component surface in the welding area, that is up to 0.02 times the size of the cross-sectional area of a melt pool (4) formed by the energy input of the energy beam (1) in a melting zone with a base material-specific layer thickness, so that in the volume of the melt pool material melted by the energy input, after the solidification thereof, a full surface area is applied Presence of residual austenite structure on a cross section of the solidified molten pool material is detectable; and subsequent to the formation of the layer (3) of carbon with the energy beam (1) base material (2, 2n) of the respective component (s) melted within the melting zone to form the melting bath (4) and the fusion welded joint is formed during solidification .

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the layer (3) is formed with graphite.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that powdered graphite is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a laser beam or an electron beam is used as the energy beam (1).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (3) is formed by spraying, printing with a suspension or vapor deposition.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of residual austenite in a section of the melting zone of the solidified melt pool material is detected microscopically or by X-ray analysis.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the portion of carbon in the melting zone is increased to 1.8% by mass.