Hybridbearbeitungskopf COAXpowerline

COAXpowerline - die Innovation zum Laser-Auftragschweißen

Der Bearbeitungskopf COAXpowerline ordnet sich in das COAXn-System ein, ist jedoch als Laser-Hybrid-Bearbeitungskopf für hochproduktive Beschichtungen insbesondere von großen Flächen ausgelegt. Das Haupt-Unterscheidungsmerkmal besteht in der Kopplung des Laser-Pulver-Auftragschweißens mit einer lokalen, prozeßsimultanen induktiven Zusatzerwärmung. Durch diese Form der preiswert erzeugten Zusatzenergie werden Temperaturgradienten wirkungsvoll verringert und Wärmeleitverluste in das kalte Grundmaterial kompensiert. In der Folge können hohe Auftragraten erreicht werden, die dem Plasma-Pulver-Auftragschweißen (PTA) vergleichbar sind. Die lasertypischen Vorteile wie geringe Aufmischgrade, hohe Präzision sowie eigenschaftsbestimmende Gefügestrukturen bleiben dabei vorteilhafterweise erhalten.

COAXpowerline - Ausführungsbeispiel mit Ringinduktor und kamerabasiertem Temperaturregelsystem
© Fraunhofer IWS Dresden

COAXpowerline - Ausführungsbeispiel mit Ringinduktor und kamerabasiertem Temperaturregelsystem

Beschichtungsprozeß INCONEL625 auf Stahl mit COAXpowerline und 8 kW Diodenlaser ohne induktive Unterstützung
© Fraunhofer IWS Dresden

Beschichtungsprozeß INCONEL625 auf Stahl mit COAXpowerline und 8 kW Diodenlaser ohne induktive Unterstützung

Prozess des flächenhaften Auftragschweißens von zylindrischen Bauteilen mit induktiver Vorwärmung
© Fraunhofer IWS Dresden

Prozess des flächenhaften Auftragschweißens von zylindrischen Bauteilen mit induktiver Vorwärmung

Anwendung

Das Einsatzgebiet der COAXpowerline-Bearbeitungsköpfe ist der großflächige Oberflächenschutz von Bauteile und Werkzeugen, bei denen neben einer hohen Auftragrate und guten Wirtschaftlichkeit gleichzeitig besondere Verschleiß- oder Korrosionseigenschaften gefordert werden. Bereits mit geringen Laserleistungen (vorzugsweise Diodenlaser) von 4 kW sind mit der preiswerten induktiven Unterstützung Auftragraten realisierbar, für die sonst 8 bis 10 kW Laserleistung erforderlich sind. Auch ohne Induktionsmodul ist eine Verwendung dieses Bearbeitungskopfes möglich, z.B. bei hohen Laserleistungen < 8 kW. Aktuelle Anwendungsgebiete Korrosionsschutzschichten für zylindrische Bauteile im Offshore-Bereich sowie hartmetallische Panzerungen für Ausrüstungen der Öl- und Gasförderung.

Technische Daten

Das Prinzip der Pulverzufuhr ist koaxial im Ringspalt, damit vollumfänglich richtungsunabhängig. Die Induktionsmodule sind in den Bearbeitungskopf integriert und können an spezielle Bearbeitungsaufgaben angepaßt werden. Selbst eine ebenfalls richtungsunabhängige induktive Zusatzerwärmung ist verfügbar. Die verwendeten MF-Induktionsgeneratoren sollten zwischen 20 und 50 kW Leistung besitzen.

  • Pulver: kommerzielle Metall- und Hartmetallpulver im Korngrößenspektrum +20-125 µm
  • pneumatische Mischfunktion von bis zu 4 Einzel-Pulverkomponenten
  • robuste, innenliegende Zufuhr aller Medien (Pulver, Gas, Wasser)
  • Durchmesser des Pulverfokus’: 1,5 bis 2,5 mm
  • Auftragrate (z.B. INCONEL 625) bis zu 18 kg / h
  • Pulvernutzungsgrad bis zu 95 %, anwendungs- und prozessabhängig
  • Standard-Fördergas: Argon, 5 bis 8 l / min
  • vorzugsweise Diodenlaser bis 15 kW
  • Laser-Fokusdurchmesser: 4 bis 10 mm