Materials

Wissenschaftliche Publikation

Laserauftragsschweißen als innovatives Verfahren zur Panzerung von Werkzeugen der Ölfeldtechnik

Publikation aus Materials

DI Elmar Brandstätter

Proc. 9. Werkstofftechnisches Kolloquium, pp. 370-376, Chemnitz, 7.-8. Sep., 2006

Abstract:

In der modernen Richtbohrtechnik werden Bohrstrangkomponenten eingesetzt, die mit elektronischen Messeinrichtungen bestückt sind. Um die Messungen nicht zu verfälschen, müssen dafür nichtmagnetisierbare, austenitische Stähle mit geringer Verschleißbeständigkeit eingesetzt werden. Lange Zeit war das Auflöten von Hartmetallplättchen die einzige Möglichkeit Verschleißschutzschichten anzubringen. Durch die hohe Wärmeeinbringung kommt es dabei zu Verzügen, die bei den heutigen Bauteiltoleranzen nicht mehr zulässig sind.

Mit dem Laser steht ein Werkzeug zur Verfügung, das sich durch seine hohe Flexibilität und seiner exakten Steuerbarkeit auszeichnet. Ausgehend von einem Basiskonzept konnte am Laserzentrum Leoben in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner ein Laserauftragsschweißprozess entwickelt werden, der alle industriellen Anforderungen erfüllt.

Das gesamte Verschleißschutzsystem ist mehrlagig aufgebaut, wodurch eine Gradierung der Eigenschaften möglich ist. Die unterste Schicht bildet die Pufferlage, die für eine zuverlässige Anbindung der nachfolgenden Verschleißschutzschichten sorgt. Die Verschleißschutzschichten bestehen aus einer Nickelbasismatrix in der sphärische Wolframkarbide mit einer Teilchengröße von 50 bis 120 µm eingelagert sind. Der Aufschweißprozess wird so gesteuert, dass nur die Nickelbasislegierung vollständig aufgeschmolzen wird. Die sphärischen Wolframkarbidpartikel bleiben fast zur Gänze in ihrer urspünglichen Form erhalten. Aufgrund dieser verfahrenstechnischen Besonderheit wird der Prozess in der Literatur auch oft als Lasersprühprozess bezeichnet. Durch die gute Steuerbarkeit des Laserprozesses kann der Auflösungsgrad der Wolframkarbide gezielt eingestellt werden. In Kombination mit der Auswahl an unterschiedlichen Nickelbasislegierungen verfügt man damit über eine breite Palette an Möglichkeiten zum Design des Verschleißschutzes

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