Einfluss der separaten Materialzuführung auf die Schichtzusammensetzung beim Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen

von Stephan Mathias Koß

224 Seiten, Taschenbuch

Kurzbeschreibung des Verlags

Das laserbasierten High-Speed Directed Energy Deposition (HS DED-LB, deutsch: Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen) birgt Vorteile für eine effektive Beschichtung zur Oberflächenveredelung und gewinnt innerhalb verschiedener Industriezweige zunehmend an Bedeutung. Dabei werden zur Erfüllung der Anforderungen an Oberflächen je nach Einsatzgebiet zunehmend Materialmischungen oder mehrlagige Beschichtungssysteme eingesetzt. Herausfordernd sind hierbei Materialmischungen, bei denen sich die jeweiligen Materialeigenschaften, wie Pulvermorphologie oder Schmelztemperatur, voneinander unterscheiden.
Ein Lösungsweg liegt in der Verlagerung der Materialvermischung in den Laserstrahl. Möglich wird das durch die Weiterentwicklung der Pulverzufuhr hin zu einer separaten Materialzuführung durch zwei unabhängige Pulvergasstrahlen mit zu einander positionierbaren Pulverfokuspositionen. Mit der entwickelten Pulverzufuhr können die Pulvergasstrahlen relativ zueinander innerhalb der drei Raumdimensionen positioniert werden. Auf diese Weise kann das Mischungsverhalten zueinander hinsichtlich homogenen bzw. separierenden Lösungsverhalten der Materialien über die Schichthöhe beeinflusst werden. Die Einflüsse der separaten Materialzuführung auf die Beschichtung sind bisher unbekannt und werden im Rahmen dieser Arbeit untersucht und charakterisiert.
Dazu wird im ersten Schritt der Einfluss des Fördergasvolumenstroms sowohl auf die einzelnen Pulvergasstrahlen als auch auf die Interaktion der Pulvergasstrahlen zueinander mit einer FE-Simulation mittels ANSYS Fluent identifiziert. Nachfolgend werden die Prozesseinflüsse der Parametervariation Prozessgeschwindigkeit, Laserspotdurchmesser und Fördergasvolumenstrom auf den Siliziumanteil in der Matrix AISI 316L der Metal Matrix Composite (MMC) AISI 316L und SiC mittels PGS-Verschiebung in z-Richtung untersucht. Mit Hilfe der Pulvergasstrahlverschiebung in x-Richtung wird die Machbarkeit zur Erzeugung einer einlagig gradierten Beschichtung gezeigt. Abschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse in Form einer Oberflächenveredelung der beiden Anwendungen Steuerspiegel einer Axialkolbenpumpe und Rotationsmodul-Bremsscheibe demonstriert.

• Reihe: Ergebnisse aus der Additiven Fertigung
• ISBN: 9783985552757
• Erscheinungsdatum: 14.04.2025
• Genre: Technik/Maschinenbau, Fertigungstechnik
• Verlag: Apprimus Verlag