DE4106227A1 - Verfahren zur oberflaechenveredlung von metallischen werkstoffen - Google Patents

Verfahren zur oberflaechenveredlung von metallischen werkstoffen

Info

Publication number
DE4106227A1
DE4106227A1 DE4106227A DE4106227A DE4106227A1 DE 4106227 A1 DE4106227 A1 DE 4106227A1 DE 4106227 A DE4106227 A DE 4106227A DE 4106227 A DE4106227 A DE 4106227A DE 4106227 A1 DE4106227 A1 DE 4106227A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
amorphous metal
metal foil
laser beam
alloying
formers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4106227A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Dr Schwarz
Volker Fux
Steffen Dr Nowotny
Hans-Joachim Reiche
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE4106227A1 publication Critical patent/DE4106227A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B23K2103/26—Alloys of Nickel and Cobalt and Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schweißtechnik. Besonders vorteilhaft ist ihre Anwendung zur Oberflächenveredlung von Werk­ stoffen mittels Laserstrahl.
Bei einer Reihe von Bauteilen ist eine oberflächenbegrenzte z. T. auch nur örtliche Werkstoffmodifikation notwendig. Zu der Vielzahl der technischen Lösungsvarianten zählt auch das Laser­ strahlverfahren. Neben der oberflächenbegrenzten Wärmebehandlung in der festen oder flüssigen Phase werden zahlreiche Versuche zur Veränderung der chemischen Zusammensetzung im oberflächen­ nahen Bereich unternommen. Dabei kommt unter anderem das Einle­ gierungsverfahren zur Anwendung. In der Literatur (Tamlinson, W. u. a.: "Cerritation wear of untreated and laser-processed hard faced coatings" wear 117 (1987) S. 103-107 und Sepold, C.: "Oberflächenveredlung durch Laserhärten und Laserlegieren" Stahl und Eisen 104 (1984) 5 S. 219-221) wird das Einlegieren von Deponierschichten beschrieben. Dabei wird in einem ersten Ar­ beitsgang der Schweißzusatzwerkstoff auf das Bauteil aufgebracht (z. B. durch Metallpulverspritzen, Widerstandsauftrags­ schweißen). In einem zweiten Arbeitstag erfolgt durch den Laserstrahl ein Aufschmelzen des Schicht- und des oberflächen­ nahen Grundwerkstoffs sowie deren Vermischung. Diese Verfahrens­ weise ist jedoch auf Grund der Zweistufigkeit der Gesamttechnolo­ gie sehr aufwendig.
Weiterhin ist das Einlegieren mittels kontinuierlicher Schweiß­ zusatzwerkstoffzuführung, die sowohl über Pulver als auch über draht- oder bandförmige Schweißzusatzwerkstoffe erfolgen kann, bekannt (Snow, D. B.; Breinan, E. M.; Heaf, B. H.: "Rapid solidifi­ kation processing of the superalloys using high power lasers", Proceedings of the Fourth Internat. Symposium on Superalloys, Am. Society for metals, Metals Park, Ohio, 1980, S. 189-203). Bei der Verwendung von draht- bzw. bandförmigen Schweißzusatz­ werkstoffen sind der Variationsmöglichkeit der chemischen Zu­ sammensetzung der Oberflächenschicht enge Grenzen gesetzt. Der maximal zu realisierende Legierungsgehalt im Schweißzusatzwerk­ stoff darf bei diesem Verfahren nur sehr niedrig sein, da an­ sonsten mit den konventionellen Verfahren kein mechanisch flexi­ bler Schweißzusatzwerkstoff herstellbar ist. Da aber das Einle­ gieren mit einer Vermischung des Schweißzusatzwerkstoffes mit dem Grundwerkstoff verbunden ist, führt es nach diesem letzt­ genannten Stand der Technik zu einer weiteren Absenkung des realisierbaren Legierungsgehaltes in der Oberflächenschicht. Ein zu niedriger Legierungsgehalt in der Oberflächenschicht bewirkt aber, daß steigende Anforderungen an den Verschleißschutz nicht mehr realisiert werden können. Der Nachteil der Verwendung von draht- bzw. bandförmigen Schweißzusatzwerkstoffen besteht also in der zu geringen Verschleißfestigkeit bei höheren Anforderun­ gen an die Oberflächenschicht, was im niedrigen Legierungsgehalt der Oberflächenschicht begründet ist. Pulverförmige Schweißzu­ satzwerkstoffe sind dagegen auf Grund ihrer aufwendigen Her­ stellungstechnologie (z. B. Verdüsen der Schmelze, Fraktionieren der kugligen Kornform usw.) sehr teuer. Zudem birgt die Verwen­ dung von Pulvergemischen als Schweißzusatzwerkstoff auf Grund von Entmischungen im Pulver die Gefahr von Inhomogenitäten der Le­ gierungskomponenten im Schweißgut in sich.
Der in den Ansprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, für die Herstellung von Oberflächenschichten auf me­ tallischen Werkstoffen über das Einlegierungsverfahren eine einstufige Technologie vorzuschlagen, bei der Schweißzusatzwerk­ stoffe, deren Herstellungstechnologie wenig aufwendig ist und die sich nicht entmischen, zum Einsatz kommen und mit der ein höherer Legierungsgehalt in die Oberflächenschicht eingebracht wird.
Diese Technologie ermöglicht, einfach und unkompliziert in einem einstufigen Prozeß in den Grundwerkstoff eine Oberflächenschicht einzulegieren, deren Verschleißschutz den steigenden Anforderun­ gen gerecht wird. Der hohe Legierungsgehalt der amorphen Metall­ folie wird durch die beim Einlegieren auftretende Vermischung mit dem Grundwerkstoff auf den Optimalwert "verdünnt", so daß durch Variation des Legierungsgehaltes der amorphen Metallfolie eine Oberflächenschicht hergestellt werden kann, die den jewei­ ligen gewünschten Anforderungen an den Verschleißschutz gerecht wird. Eine zusätzliche Verbesserung der Eigenschaften kann er­ reicht werden, wenn sich an die Schichtherstellung über das Einlegierungsverfahren eine Wärmebehandlung, die gegebenenfalls mit dem Laserstrahl selbst durchgeführt werden kann, anschließt.
Im weiteren soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden.
Der Stahl C45 soll in der Oberflächenschicht in einen hochle­ gierten Stahl mit Gehalten an Cr, W, C und B umgewandelt werden. Als Schweißzusatzwerkstoff kommt eine durch Schnellabkühlung hergestellte, mechanisch flexible, amorphe Metallfolie auf Co- Basis mit 24% Cr, 4% W, C und B zum Einsatz. Bei einer Lei­ stungsdichte des Laserstrahls von 2 · 10⁵ W/cm² wurde eine 25 µm starke Folie mit einer Zufuhrgeschwindigkeit von 10 mm/s dem sich mit 200 mm/min bewegenden Werkstück zugeführt und einge­ schmolzen. Bei einer Folienbreite von 10 mm und einer Umschmelz­ tiefe von 0,4 mm wurde eine gehärtete (1100 HV0,05) sowie mit Carbiden und Boriden angereicherte Oberflächenschicht mit dem­ entsprechend guten Verschleißeigenschaften erreicht.

Claims (7)

1. Verfahren zur Oberflächenveredlung von metallischen Werkstof­ fen durch Erzeugung einer Oberflächenschicht bis 3 mm Dicke mittels eines Laserstrahles über das Einlegierungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einlegieren mindestens eine hochlegierte, amorphe Metallfolie, deren Höhe des Legierungsge­ haltes durch den Vermischungsgrad mit dem Grundwerkstoff bestimmt wird, verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine amorphe Metallfolie auf der Basis von Co und/oder Ni und/oder Fe verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine amorphe Metallfolie auf der Basis von Co und/oder Ni und/ oder Fe, die hohe Gehalte an Glas- und/oder Carbid- und/oder Boridbildnern aufweist, verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Glasbildner C und/oder B und/oder Si verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Carbid- und/oder Boridbildner Cr und/oder W und/oder Mo eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einlegieren mehrere amorphe Metallfolien gleicher oder unter­ schiedlicher chemischer Zusammensetzung gleichzeitig verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einlegieren 2 amorphe Metallfolien gleicher oder unter­ schiedlicher chemischer Zusammensetzung gleichzeitig verwendet werden.
DE4106227A 1990-02-27 1991-02-25 Verfahren zur oberflaechenveredlung von metallischen werkstoffen Withdrawn DE4106227A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD90338171A DD292159A5 (de) 1990-02-27 1990-02-27 Verfahren zur oberflaechenveredlung von metallischen werkstoffen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4106227A1 true DE4106227A1 (de) 1991-11-21

Family

ID=5616684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4106227A Withdrawn DE4106227A1 (de) 1990-02-27 1991-02-25 Verfahren zur oberflaechenveredlung von metallischen werkstoffen

Country Status (2)

Country Link
DD (1) DD292159A5 (de)
DE (1) DE4106227A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0853541B1 (de) * 1995-10-04 2000-04-12 Engel Maschinenbau Gesellschaft Mbh Rückstromsperre für eine spritzeinheit einer spritzgiessmaschine
DE19931948A1 (de) * 1999-07-09 2001-01-18 Zwilling J A Henckels Ag Verfahren zur Herstellung einer Klinge eines Schneidwerkzeuges und damit hergestelltes Erzeugnis
WO2008039134A1 (en) 2006-09-26 2008-04-03 Foersvarets Materielverk Method of producing products of amorphous metal

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0853541B1 (de) * 1995-10-04 2000-04-12 Engel Maschinenbau Gesellschaft Mbh Rückstromsperre für eine spritzeinheit einer spritzgiessmaschine
DE19931948A1 (de) * 1999-07-09 2001-01-18 Zwilling J A Henckels Ag Verfahren zur Herstellung einer Klinge eines Schneidwerkzeuges und damit hergestelltes Erzeugnis
US6612204B1 (en) 1999-07-09 2003-09-02 Zwilling J.A. Henckels Atiengesellschaft Process for manufacturing a blade of a cutting tool and product manufactured therewith
DE19931948B4 (de) * 1999-07-09 2004-11-11 Zwilling J. A. Henckels Ag Verfahren zur Herstellung einer Klinge eines Schneidwerkzeuges und damit hergestelltes Erzeugnis
WO2008039134A1 (en) 2006-09-26 2008-04-03 Foersvarets Materielverk Method of producing products of amorphous metal
EP2081714A1 (de) * 2006-09-26 2009-07-29 Försvarets Materielverk Verfahren zur herstellung von produkten aus amorphem metall
EP2081714A4 (de) * 2006-09-26 2011-12-21 Abraham Langlet Verfahren zur herstellung von produkten aus amorphem metall

Also Published As

Publication number Publication date
DD292159A5 (de) 1991-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3813804C2 (de)
DE3813802C2 (de)
EP1066913B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Klinge eines Schneidwerkzeuges und damit hergestelltes Erzeugnis
DE69110938T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schweissraupe aus reinem Kupfer auf einem Ferrolegierungssubstrat.
DE3506302C2 (de)
DE1521369B2 (de) Pulverfoermige, selbstfliessende flammspritzmasse
WO1989010433A1 (fr) Materiau stratifie ou piece stratifiee comprenant une couche fonctionnelle, notamment une couche de glissement, appliquee sur une couche de support
DE2362026A1 (de) Verfahren zur oberflaechenbehandlung von werkstuecken und halbzeugen aus aluminium oder aluminiumlegierungen
EP0497119A1 (de) Verfahren zum Beschichten von Substraten
DE2651946A1 (de) Verfahren zum aufbringen eines abriebbestaendigen zusammengesetzten ueberzugs auf einen gegenstand
DE10124250C2 (de) Verfahren zur Bildung einer hochfesten und verschleißbeständigen Verbundschicht
DE3221884C2 (de) Verschleißbeständiges Bauteil zur Verwendung in Brennkraftmaschinen
WO2015075267A1 (de) Verfahren zur herstellung eines vormaterials für ein zerspanungswerkzeug und entsprechendes vormaterial
DE19650258A1 (de) Verfahren zum Laserlegieren von Metallteilen mit Zuführung der Legierungskomponenten
DE4106227A1 (de) Verfahren zur oberflaechenveredlung von metallischen werkstoffen
DE2356640C3 (de) Seelenelektrode
EP0664349B1 (de) Verfahren zum Beschichten von Kupferwerkstoffen
DE3209604A1 (de) Verfahren zum herstellen von verbundwerkstoffen insbesondere fuer vebundlager
DE3536723A1 (de) Verfahren zur bildung einer gesinterten schicht auf einem kohlenstoff enthaltenden material auf eisenbasis
EP0130175B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers
DE4106229A1 (de) Verfahren zur oberflaechenveredlung von metallischen werkstoffen
DE3813803A1 (de) Schichtwerkstoff oder schichtwerkstueck und verfahren zu seiner herstellung
EP0043506A2 (de) Verfahren zur Herstellung von Vanadincarbidschichten auf Eisen
DE3347048A1 (de) Verfahren zum erzeugen einer borhaltigen oberflaechenschicht auf einem metallischen grundmaterial durch auftragschweissen
DE4409746A1 (de) Verfahren zur lokalen Modifizierung von Werkstoffeigenschaften, insbesondere zum Laserlegieren von Metallteilen zwecks Erhöhung der lokalen Festigkeit und/oder des Verschleißwiderstandes

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWAN

8181 Inventor (new situation)

Free format text: SCHWARZ, WOLFGANG, DR., 01189 DRESDEN, DE FUX, VOLKER, DIPL.-ING., 01239 DRESDEN, DE NOWOTNY, STEFFEN, DR., 01445 RADEBEUL, DE REICHE, HANS-JOACHIM, 01239 DRESDEN, DE

8141 Disposal/no request for examination