Prakt. Met. Sonderband 30 (1999) 541
Ni 3. Experimentelles Vorgehen
"De N Die Experimente zum partiellen Legieren der Oberfläche erfolgten mit einem CO,-Laser, der eine
Wi nominelle Strahlleistung von 4.5 kW besitzt und im cw- (continuos wave) Betrieb arbeitet. Die An-
dee che, wendung verschiedener Optiken zur Strahlformung gestattete es, unterschiedliche Brennfleckgeo-
A metrien und Leistungsdichten zu realisieren. Um
Reaktionen des Pulvers und des Schmelzbades mit tasersuabl
der Umgebung zu unterbinden bzw. zu verringern, deponiertes
erfolgte die Laserbearbeitung unter Schutzgasat- Zusatzmaterial Schmelzbad
mosphire (Stickstoff oder Argon). Bei den Verfah- 5
die Legie- ren der Laseroberflächenbehandlung mit Zusatz- i’ Tl
I5chen Ei werkstoff unterscheidet man zwischen ein- und nr or
Enseizung zweistufiger Prozeßführung. Bei der einstufigen
Prozeßführung wird der Zusatzwerkstoff (meist
pulver- oder gasförmig) während des Prozesses in
die Wechselwirkungszone Laserstrahl-Substrat
eingebracht. Als Verfahrensvariante für die hier Hr }
durchgeführten Versuche wurde die zweistufige Abb. 3: Prinzip der Zw eistufigen Prozeß-
Prozeßführung gewählt. Im ersten Schritt wird der _ „führung beim Laser legieren
Zusatzwerkstoff auf dem zu bearbeitenden Werkstück unter Anwendung eines geeigneten Binde-
mittels deponiert. Im zweiten Schritt erfolgt dann die Laserbehandlung. Abb. 3 zeigt das Prinzip der
zweistufigen Prozeßführung.
Nach dem Aufbringen des Al-Pulvers mit Hilfe eines lufttrocknenden Lacks als Bindemittel erfolgte
das Einschmelzen des Zusatzwerkstoffes unter Einwirkung des Laserstrahls in das Substrat. Das auf-
gebrachte Al-Pulver fungierte gleichzeitig als Einkoppelmittel, so daß hier auf die Anwendung von
je der Le- Coatings, welche sonst bei der Bearbeitung von Cu-Legierungen mit dem CO-,-Laser unerläßlich
schiedenen sind, verzichtet werden konnte. Die Abkühlung der Schmelze erfolgte beim Laserlegieren - wie bei
Gaßget allen Verfahren der Lasertechnik - durch den Selbstabschreckungseffekt.
gen Ka und
4. Ergebnisse und Diskussion
Die Auswertung der Versuche erfolgte durch Befundung von Querschliffen, die von ausgewählten
Proben angefertigt wurden. Weitere Untersuchungsverfahren waren die Rasterelektronenmikrosko-
pie, die energiedispersive Elementanalyse (EDX) und die Röntgenfeinstrukturanalyse. Zum Nachweis
der Eigenschaften in der laserbehandelten Randschicht dienten vorerst Härtemessungen.
Probenpräparation
Die durch mechanisches Trennen aus den laserlegierten Spuren entnommenen Proben wurden ge-
schliffen, mechanisch mit Tonerde und anschließend bei 10 V 1 s elektrolytisch poliert. Die Korn-
grenzenitzung erfolgte mit einer Losung aus HCL + Fe;Cl + HO. Fiir die Farbitzungen erwies sich
das Atzmittel Klemm III als geeignet.
Gefiigeausbildung
Fir die untersuchten Legierungen A und B sind die Umwandlungen im Gleichgewichts- und Un-
gleichgewichtszustand bekannt. Es stehen quasibinire Zustandsdiagramme zur Verfligung, in denen
die Phasenumwandlungen in Abhängigkeit vom Al-Gehalt bis maximal 16 % Al dargestellt sind. Für
das System Cu-Mn-Al-Fe-Ni sind die Angaben nur bis ca. 12 % Al gesichert /3/. Aus diesem Grund
wurde versucht, die durch das Laserlegieren entstandenen Phasen in Anlehnung an das binäre System
