Gradierte Oberflächen durch Laserbearbeitung für Rührreibschweißwerkzeuge erhöhter Standzeit (LaserOptRRS)

Vorhabenbeschreibung:

Um die Standzeiten beim Fügen mittels RRS von höher festen Materialkombinationen zu verlängern, werden häufig Werkzeuge aus polykristallinen kubischen Bornitrid (PcBN) oder Wolfram-Rhenium hergestellt. Diese eignen sich, aufgrund der benötigten Warmfestigkeit, besonders zum Schweißen von höher schmelzenden Werkstoffen. Eine weitere Möglichkeit der Verschleißreduktion stellen konventionell aufgebrachte Hartstoffschichten mittels PVD/CVD-Verfahren dar, wobei sich mittels dieser Verfahren zur Minimierung von abrasivem Verschleiß nur geringe Standzeitverlängerungen erzielen lassen. Diese Schichten werden aufgrund der hohen Belastungen während des Prozesses von der Werkzeugoberfläche abgetragen, womit kein Verschleißschutz mehr vorhanden ist. Hier setzt das Projekt „LaserOptRRS“ an, in dem auf konventionell spanend hergestellten RRS-Werkzeugen mittels Laserverfahren einzelne „Härtepunkte“ (Spots) durch punktuelles Implantieren von Hartstoffen erzeugt werden. Da die punktuell dispergierten Hartstoffe auf der Werkzeugoberfläche eine höhere Haftung als die PVD/CVD aufgetragenen Schichten haben, wird es möglich, deutlich höhere Standzeiten durch Reduktion von abrasvivem Verschleiß zu erreichen. Der PA ist breit aufgestellt, positiv hervorzuheben ist dabei der hohe Anteil an KMU sowie die Abdeckung von Anwendern der Rührreibschweißtechnik, der Laserrandschichtbearbeitung und Systemtechnik sowie von Materiallieferanten. Bei Projekterfolg ist davon auszugehen, dass durch eine verbesserte Wirtschaftlichkeit das Rührreibschweißen (z.B. für das Fügen von wärmesensiblen Werkstoffen) weitere Verbreitung finden kann und damit Unternehmen der Fügetechnik, insbesondere KMU, eine neue Anwendung erschließen können. Die erzielten Erkenntnisse über die Laserimplantation eröffnen dagegen Unternehmen der Randschichtbearbeitung eine prinzipiell neue Verfahrensvariante, die sich über die konkrete Anwendung in diesem Vorhaben hinaus weiter nutzen lassen können wird.