Temperaturgeregeltes Laserstrahlhärten von CVD-beschichteten Umformwerkzeugen

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Es wurde gezeigt, dass CVD-beschichtete Werkzeuge durch geregeltes Laserstrahlhärten nachgehärtet werden können. Die angepasste Regelung ermöglicht es, auch komplexe Bauformen bei nahezu konstanten Oberflächentemperaturen zu härten. Mit dieser Methode wird die Maßänderung bei Werkzeugen mit kleinen Außenmassen deutlich reduziert, und bei großen, komplizierten 3D-Werkzeugen kann auf Nacharbeiten verzichtet werden. Optimierungsbedarf besteht bei der Schutzgasabschirmung, um Oxidationen der CVD-Schichten während des Prozesses zu vermeiden. Die Oberflächenbeschaffenheit des Bauteils hat einen maßgeblichen Einfluss auf das Härteergebnis; raue Oberflächen liefern bessere Ergebnisse in Einhärtetiefe und Absoluthärte im Vergleich zu polierten Oberflächen, da sie ein besseres Absorptionsvermögen der Laserstrahlleistung aufweisen. Bei der Laserstrahlenhärtung wurden Standardlinsen als Fokussieroptik verwendet, was durch das Gauß’sche Verteilungsprofil der Laserstrahlleistung Nachteile mit sich bringt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist teilweise erreicht, da die laserstrahlnachgehärteten Werkzeuge noch nicht die hervorragenden Verschleißeigenschaften konventionell vakuumnachgehärteter Werkzeuge besitzen. Weiterentwicklungen des Laserprozesses, insbesondere durch den Einsatz anderer Optiken oder Scanner, lassen auf eine Verbesserung hoffen.