Laserhärdning av låg och hög legerade verktygstål

Institutet för Metallforskning, IM utvecklar och förbättrar material och processer för materialframställning samt studerar nya materials uppträdande i verkstadsteknisk tillverkning och i mekaniska konstruktioner. Institutet är ett av Nordens ledande industriforskningsinstitut med ca 100 anställda. Forskning och utvecklingsarbete sker i ett nära samarbete med svenska och internationella företag inom stål-, metall-, elektronik-, verkstads- och kraftindustrin.

Under de senaste åren, har såväl lasertekniken som laserutrustningar förbättrats och förenklats. Tanken är att göra lasern okomplicerad och kommersiellt tillgänglig.

Utvecklingen av lasrar och laserutrustningar har gjort laserprocesserna mer produktiva, stabila och billiga. Lokal omvandlingshärdning är den vanligaste processen hittills inom laserytbehandling. Då man konstruerar en detalj som skall ythärdas är det viktigt att konstruktören överväger laserhärdning med den noggrant bestämda effekttäthet som reducerar formförändring mm och som gör den till ett mycket slagkraftigt alternativ. Hög flexibilitet och kompatibilitet i produktionen och möjlighet att utföra laserhärdning på färdiga detaljer som en avslutande operation är ytterliggare fördelar. Materialvalet, dvs. beslut om vilken stålsort och vilken utgångsstruktur som skall användas är särskilt viktig i detta samanhang. Kännedom om vad som är acceptabla resultat respektive möjliga resultat av laserhärdning är av viktig betydelse.Generellt kan man säga att nästan alla stål avsedda för konventionell härdning även kan laserhärdas. Ett laserhärdningsförlopp är dock mer komplicerad än härdningsoperationer utförda i ugn. Laserhärdning påverkas mer av utgångsstrukturen och upplösning av karbider i samband med den korta uppvärmningen utan hålltid som följer med laserhärdning. Detta problem är mer påtagligt vid högre kol- och legeringsämneshalter. Vid austenitisering utan hålltid måste man välja högre temperatur. Snabb kylningshastighet av bulkmaterialet vilket ofta är en fördel kan öka risken för härdsprickor. Stålets respons på laserhärdning bör testas och optimeras. De processparametrar som skall ställas dvs. effekttäthet och interaktionstid, måste som regel provas ut för varje nytt stål och även för varje ny detalj.

Syfte med arbetet är att undersöka laserhärdning hos låg och höglegerade verktygstål. Det industriella målet är att möjligöra att laserhärdning introduceras snabbare i industrin.

Målet är att underöka om de i undersökningen ingående stålen lämpar sig för laserhärdning samt undersöka hur härdningsresultat påverkas av utgångsmikrostrukturen.

Arbetsplan:
- Utföra laserhärdning med olika laserparametrar för att optimera processen på så sätt att ett djupt, hård och defektfritt skikt åstadkommas.
- Undersöka mikrostruktur i härdade och värme påverkade områden
- Göra hårdhetsprofiler
- Jämföra resultat av de i undersökningen ingående stålen med unghärdade

Mer information om IM finns på http://www.simr.se