Fraunhofer-Gesellschaft

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Auftragsschweissen mit dem Hochleistungs-Diodenlaser

Cladding with high-power diode lasers
 
: Richter, A.; Nowotny, S.; Naumann, T.; Beyer, E.

LaserOpto (1999), Nr.3, S.63-66
ISSN: 1437-3041
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IWS ()
diode laser; high power; laser cladding; absorption; wear protection; hard metal; ceramic coating; remanufacturing; alumina; ceramics; cladding technique; cobalt-alloys; composite material; laser deposition; nickel alloys; semiconductor lasers; wear resistant coating

Abstract
Die Entwicklung von Hochleistungs-Diodenlasern eröffnet dem Laser-Auftragschweißen eine große Zahl neuer Anwendungsmöglichkeiten. Wurde diese hochentwickelte Technologie zur Reparatur von Bauteilen und zur Erzeugung von Verschleißschutzschichten u.a. wegen der hohen Anschaffungs- und Betriebskosten der CO2-Laser bisher nur begrenzt industriell eingesetzt, bringen die Diodenlaser neben den geringeren Kosten mit ihrer kompakten Bauweise und dem hohen energetischen Wirkungsgrad zusätzliche Vorteile mit sich. Wie die durchgeführten Untersuchungen zeigten, lassen sich die für den CO2-Laser typischen Schichten mit geringerer Leistung auch mit dem Diodenlaser herstellen. Co-Basislegierungen und Hartstoff-Verbundschichten können auf Stahl aufgetragen werden, wobei die Absorption der Strahlung durch das Metall etwa 2,5 mal höher ist als beim CO2-Laser. Zum Schutz von Al-Legierungen vor Verschleiß und Temperatureinwirkung werden dichte oxidkeramische Schichten erzeugt. Einige Anwendungsbeispiele belegen die Eignung der neuen Technik für den Einsatz zum Reparaturbeschichten von Werkzeugen.

 

Currently, intricate problems of surface treatment can be solved through precision cladding using advanced laser technology. However, the high prices of CO2 and Nd:YAG lasers, the effort required for beam guiding as well as the low absorption of the CO2-laser irradiation limit the applications. The current availability of high-power diode lasers makes laser cladding essentially more efficient and practicable. By one-step cladding with a 1.4kW diode laser, protection layers of Co-based alloys, a carbide-reinforced Ni alloy, and alumina can be deposited onto steels and aluminium-based light alloys. For tasks of repair and remanufacturing, multilayer stacking of met-al alloys can be easily performed. The layers are dense with a fine dendritic structure and are metallurgically or chemically bonded to the substrate. Comparison of the cladding results for tracks produced with CO2 and diode lasers has shown that the use of diode irradiation obviously increases the absorption by a factor of 2.5. First examples of application are the repair of wear-damaged punches and dies, and the hardfacing of engine valves.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/B-60275.html