Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH – SLV


Köthener Straße 33a
06118 Halle (Saale)

Geschäftsführer: Prof. Dr.-Ing. Steffen Keitel

Telefon: 0345 5246-0
Telefax: 0345 5246-412
E-Mail: mail@slv-halle.de
Internet: http://www.slv-halle.de

Geförderte Projekte: 9


Elektronenstrahlfügen von EBM-generierten, mehrdimensionalen Hartmetallstrukturen auf Grundkörper


Versuchsaufbau zur röntgenographischen Eigenspannungsmessung einer Schweißprobe (Hartmetall an Baustahl)
Versuchsaufbau zur röntgenographischen Eigenspannungsmessung einer Schweißprobe (Hartmetall an Baustahl)

Projektidee

Inhalt des Projektes war das Fügen speziell hergestellter verschleißfester Oberflächenstrukturen auf zähe Trägerwerkstoffe unter Verwendung des Elektronenstrahlschweißprozesses. Zu diesem Zweck wurden dreidimensionale Strukturen auf Hartmetallbasis mit dem EBM-Prozess (Electron Beam Melting) generiert und mit zähen Trägerwerkstoffen gefügt. Schweißtechnologien wurden insbesondere für schwer zu verarbeitende Werkstoffkombinationen erarbeitet. Als Werkstoff für die Hartmetallstrukturen wurden Wolframschmelzkarbide in einer Nickelmatrix verwendet. Für die Fügeprozesse wurden primär das Elektronenstrahlschweißen und als alternative Fügetechnologie das Elektronenstrahllöten betrachtet.

Kundennutzen

Ein großes Einsatzfeld für generative Verfahren unter Verwendung des Elektronenstrahls als Energiequelle wird im Bereich der Refraktärmetalle gesehen. Damit liegen Zielgruppen für die wirtschaftliche Verwertung der Projektergebnisse genau in diesen Segmenten der Verarbeitung solcher Werkstoffe, wie im Verschleißschutz (Wolfram, Vanadium), in der Luft- und Raumfahrttechnik (Tantal, Niob, Molybdän), in der Medizintechnik (Titan) und im Automobilbau bei der Fertigung von Motorenkomponenten (Titan-Aluminide). Die Anwendungspalette erweitert sich dabei um reaktive und hochschmelzende Metalle durch die technologischen Vorteile der Elektronenstrahlmaterialbearbeitung im Vakuum mit hochfrequent ablenkbarem Strahl mit guter Fokussierbarkeit und lokal sehr hohen Leistungsdichten. Darüber hinaus sind Zielgruppen allerdings auch im Bereich der fügetechnischen Weiterverarbeitung pulvergenerativ durch Laser- oder MIM-Verfahren hergestellter Baugruppen zu sehen. Hier stellt sich die reine Metallurgie zum thermischen Fügen durch Schweißen oder Löten in zum EBM-Verfahren vergleichbarer Form als Herausforderung dar und die in der Projektbearbeitung ermittelten Lösungsansätze und Vorgehensweisen sind hier als übertragbar zu betrachten.

Ausblick

Den im Rahmen dieses Projektes durchgeführten Untersuchungen zum EBM-Generieren von Hartmetallstrukturen lagen keine Erfahrungen zugrunde. Die gewonnenen Kenntnisse stellen somit lediglich einen grundlegenden Einstieg bei der schweißtechnische Verarbeitung von Hartmetallstrukturen auf Wolframschmelzkarbidbasis dar. Für eine übertragung der hier untersuchten Fügetechnologie ist es unumgänglich, weiterführende Untersuchungen bezüglich der Fügetechnologie und der auf die Eigenspannungen bezogenen Untersuchungsmethoden durchzuführen. Dabei ist zu klären, ob weiterführende Anpassungen der Prozessparameter und eine vorgelagerte Wärmeführung zur Reduzierung der im Bereich der Wärmeeinflusszone festgestellten Versprödung der Grundwerkstoffe gewährleistet werden kann. Weiterhin ist eine vergleichende Untersuchung zum Elektronenstrahlgenerieren und -fügen von Hartmetallstrukturen auf Basis anderer Hartmetallphasen ratsam. Einen vergleichbaren Ansatz stellt in diesem Zusammenhang der Einsatz von Vanadiumkarbiden dar.

Stand: 08.12.2015
Projektdaten aktualisiert: 02.12.2015

Unternehmen A–Z

Nach oben