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Laserhärten Effizienter zum Ziel

| Redakteur: Luca Meister

Laserhärten bietet nebst der Gewähr für eine präzise, konturgetreue und reproduzierbare Härtung auch grosses Potential zur Prozessoptimierung. Beispielsweise können teure Schleifoperationen vermieden oder wesentlich reduziert werden. Aufgrund des präzisen und dosierten Wärmeeintrags entsteht kaum Verzug.

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Laserhärten mittels Sechs-Achs-Roboter: Präzise, verzugsarm und prozesssicher, für Bauteile von gross bis klein.
Laserhärten mittels Sechs-Achs-Roboter: Präzise, verzugsarm und prozesssicher, für Bauteile von gross bis klein.
(Bild: Gerster)

mei. Dank der Erweiterung der bestehenden Laserhärteanlage bei Gerster sind zusätzliche technische Möglichkeiten realisierbar. Neu besteht etwa die Option, breitere Härtespuren zu legen. Das Unternehmen hat die Umrüstzeiten reduziert und den Werkstückwechsel optimiert. Damit können die steigenden Kundenanforderungen auch in Zukunft erfüllt werden.

Laserhärten: Wo bietet es sich an und was wird damit erreicht?

Gehärtet wird partiell beziehungsweise exakt nur dort, wo der Verschleiss auftritt. Dies mit geringstmöglicher Energie an präzis definierten Geometrien, was zu einer praktisch verzugsfreien Härtung führt. Der Hochleistungsdiodenlaser erzeugt einen präzisen, energiereichen Laserstrahl von bis zu 27 Millimeter Breite, der das Gefüge bis in maximal 1,5 Millimeter Tiefe härtet. Die gehärtete Spur zeichnet sich aus durch sehr feinkörnigen und besonders verschleissfesten Martensit. Ausserdem bleibt beim Härten unter Schutzgas die Oberfläche blank, wodurch sich oft eine Nachbearbeitung erübrigt.

Dank dem Sechs-Achs-Roboter auf einer Längsbahn sind auch komplexe Geometrien reproduktiv und zuverlässig härtbar. Durch die schnelle, lokale Erwärmung ist kein Abschreckmedium erforderlich und die Teile bleiben sauber. Typische Anwendungsbereiche sind Steuerkurven, Umform- und Spritzgusswerkzeuge, Biegestempel, Turbinenschaufeln sowie Führungen und Maschinenbetten.

Praxisbeispiel: Kosten halbiert

Aufgrund des vorhandenen Preisdruckes in der Maschinenindustrie war die Vorgabe an die Produktion, die Herstellkosten einer Kurvenscheibe um mindestens 30 Prozent zu reduzieren. Die hochbelastete Scheibe wurde bisher konventionell hergestellt. Das heisst, es wurde ein Schmiederohling beschafft, der vorbearbeitet, anschliessend induktiv randschichtgehärtet und zum Schluss geschliffen wurde. In einer ersten Phase versuchte man, das Schleifen durch Hartfräsen zu ersetzen, was aus Kostensicht kaum Vorteile erbrachte und technisch gesehen eine Verschlechterung darstellte. In der zweiten Phase wurde das Induktionshärten durch Laserhärten abgelöst und somit weniger Energie in das Bauteil eingetragen, was einen geringeren Verzug zur Folge hatte. Dies führte zu folgendem Ablauf: Erstens Schmiederohling fertig bearbeiten, zweitens laserhärten und drittens nur noch trowalisieren. Dank diesem Ablauf konnte das anvisierte Ziel von 30 Prozent Kosteneinsparung weit übertroffen und die Herstellkosten mit einer Einsparung von 49 Prozent praktisch halbiert werden. Zu dieser Lösung musste allerdings auch die Konstruktion Hand bieten und die Fertigungstoleranzen um eine Klasse öffnen. Tests haben aber gezeigt, dass dies für den Einsatz unkritisch ist.

Fazit: Die übergeordnete Betrachtung aller Prozessschritte mit den beteiligten Fachkräften macht Erfolge realisierbar, die zu Beginn oft unrealistisch scheinen. Dies ist eine der grössten Chancen der Schweizer Maschinenindustrie im härter werdenden Markt. <<

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