Wei Ya (korrespondierender Autor), Belavendram Pathiraj
Eigenspannungen in Stellite 6-Schichten, die mit einem Nd:YAG-Laser auf AISI 420-Stahlplatten aufgetragen wurden
Abstract
Mit optimalen Prozessparametern können plattierte Bahnen/Schichten mit guter Geometrie, gewünschter Verdünnung und Härte hergestellt werden. Allerdings kann es bei den laserplattierten Produkten zu Rissen und Verformungen kommen. Die Zugeigenspannung ist hauptsächlich für das Versagen der beschichteten Produkte verantwortlich. Daher wurden verschiedene Strategien zur Kontrolle der Eigenspannungen beim Laserstrahl-Auftragschweißen untersucht, wie z. B. das Vorwärmen des Substrats, die Verwendung einer Zwischenschicht und die Verwendung unterschiedlicher Energiezufuhr. Die Eigenspannungen in den aufgeschweißten Schichten wurden mit Schichtabtrags- und Lochbohrverfahren gemessen. Die mit beiden Verfahren ermittelten Eigenspannungsverteilungen in der Tiefe zeigen eine gute Übereinstimmung. Die Eigenspannungen, die entlang der Beschichtungsrichtung σX wirken und die maximalen Eigenspannungen innerhalb der plattierten Schicht wurden analysiert. Die Abkühlungsrate und der thermische Gradient wurden anhand unseres zuvor entwickelten 2D-Wärmemodells simuliert. Die Beziehungen zwischen den Abkühlungsraten, den thermischen Gradienten, den maximalen Eigenspannungen und der absorbierten Energie wurden untersucht und die Ergebnisse werden diskutiert. Thermische Steigungen, Abkühlungsraten und die maximalen Eigenspannungen nehmen mit dem Energieeintrag ab. Die Abklingfaktoren zwischen der maximalen Eigenspannung und der absorbierten Energie sowie zwischen der Abkühlungsrate und der absorbierten Energie liegen nahe beieinander, was darauf hindeutet, dass eine Korrelation zwischen der maximalen Eigenspannung und der Abkühlungsrate besteht. Zur Beschreibung dieser Korrelation wird eine empirische Relation verwendet.
