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Herstellung und Eigenschaften von mit Laser erzeugten TiC- und TiB2-Dispersionsschichten auf Stahl und Aluminiumlegierungen

 
: Fischer, D.; Löschau, W.

OWT '95. Industriefachtagung "Oberflächen- und Wärmebehandlungstechnik". Tagungsmaterial
1995
Industriefachtagung Oberflächen- und Wärmebehandlungstechnik (OWT) <1995, Chemnitz>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IWS ()
abrasive wear; Abrasivverschleiß; aluminium; coarse grained hard particle; dispersion structure; Dispersionsgefüge; grobkörniger Hartstoff; hardness; Härte; Hartstoffauflösung; laser surfae engineering; Laseroberflächenveredelung; particle dissolution; Stahl; steel; TiB2; TiC; Verschleißschutzschicht; wear resistant surface layer

Abstract
Die Einbringung grobkörniger Hartstoffe in oberflächennah mit dem Laser aufgeschmolzene Bereiche bietet eine gute Möglichkeit, die Härte und Verschleißbeständigkeit von Bauteiloberflächen wesentlich zu steigern. Es wurden TiC- und TiB2-Partikel mit einer Korngrößc von 22-32 µm konvektionsarm in Stahl (C15, C105W1) und Aluminiumlegierungen (A199,9; AlSil0Mg) eingeschmolzen. Als Laser kam ein 6kW-CO2-cw-Laser RS6000 zum Einsatz. Durch die Formung des Laserstrahles zu einem Rechteckquerschnitt 6x4 qmm (Stahl) oder zu einem Linienquerschnitt 5x1 qmm (Aluminium) konnten Siebdruckschichten einer Dicke von 0,12-0,25 mm umgeschmolzen werden. Auf diese Weise wurden Dispersionsschichten mit einer Dicke von 0,1-0,2 mm erzeugt. Diese sind weitgehend riß- und porenfrei herstellbar. TiC und TiB2 lösen sich in Stahl teilweise auf Die Auflösung läßt sich durch die gezielte Zugabe von Legierungspulver zur Siebdruckpaste sowie die Variation der Laserparameter beeinflussen. In Aluminiumschmelzen lösen si ch TIC und TiB2 nahezu nicht auf Härtemessungen von der Schichtmatrix über die Schmelzzone zum Substratwerkstoff zeigen in der Regel einen als günstig einzuschätzenden stufenweise fallenden Härteverlauf Dieser Verlauf ist durch die Art des Hartstoffes, durch die Zugabe eines metallischen Zusatzpulvers sowie durch die Auswahl des Substratwerkstoff steuerbar. Abrasivverschleißtests wurden nach dem Prinzip Stift-Scheibe durchgeführt. Die Einlagerung grobkörniger Hartstoffteilchen in die Oberfläche von Aluminiumlegierungen bewirkt eine bis zu 60-fache Verminderung des Masseverlustes im Vergleich zu konventionellem AlSil0Mg.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/PX-16942.html