Modellrechnungen zum Einfluss der Prozessführung beim induktiv unterstützten Laser-Pulver-Auftragschweißen auf die Entstehung von thermischen Spannungen, Rissen und Verzug

Beim Laser-Pulver-Auftragschweißen, das sich für Beschichtung, Reparatur und Generieren von Bauteilen bewährt hat, wird die Palette der einsetzbaren Werkstoffe durch die Gefahr von Rissbildung und Delamination eingeschränkt. Ursachen sind die thermische Kontraktion des schmelzflüssig aufgebrachten Zusatzwerkstoffs und Aufhärtungen im Substrat, die über hohe Spannungen und starke plastische Verformung zu Rissen in Schicht und Substrat führen können. Durch Modellrechnungen wird das Verständnis der Kausalzusammenhänge zwischen Prozessführung, Temperaturfeldern und Phasenumwandlungen, inneren Spannungen und plastischer Verformung sowie Rissbildung und Verzug verbessert. Das verwendete geschlossene FEM-Modell bildet den gesamten Prozess des Laserauftragschweißens von der Energie- und Materialzufuhr über das Temperaturfeld und die Ausbildung der Schweißraupengeometrie bis zu Phasenumwandlungen, inneren Spannungen und Verzug in einer Simulationskette ab und schließt auch zusätzliche (induktive) Wärmequellen zum Vor- und/oder Nachwärmen ein. Aus den Ergebnissen werden Strategien zur Rissvermeidung und Verzugsminderung abgeleitet, u. a. durch in den Prozess integrierte induktive Erwärmung.