1、DEUTSCHE NORM April 2000LasertechnikLaserstrahl-H rtbarkeitsversuch-30965ICS 31.260; 77.040.20Laser engineering Laser beam hardenability testTechnologie par rayon laser Aptitude au durcissement par trempeapr s chauffage par rayon laserVorwortDiese Norm wurde vom Normenausschu NWT-LT2 erarbeitet.1 An
2、wendungsbereichDie vorliegende Norm beschreibt den Laserstrahl-H rt-barkeitsversuch und dient dazu, die Laserstrahl-H rtbar-keit von Eisenwerkstoffen zu pr fen.2 Normative VerweisungenDiese Norm enth lt durch datierte oder undatierte Verwei-sungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Diesenormati
3、ven Verweisungen sind an den jeweiligen Stellenim Text zitiert, und die Publikationen sind nachstehendaufgef hrt. Bei datierten Verweisungen geh ren sp terenderungen oder berarbeitungen dieser Publikationennur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder berar-beitung eingearbeitet sind. Bei undatie
4、rten Verweisungengilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publi-kation.DIN 50190-2H rtetiefe w rmebehandelter Teile Ermittlung derEinh rtungstiefe nach Randschichth rtenDIN EN 10052Begriffe der W rmebehandlung von Eisenwerkstoffen;Deutsche Fassung EN 10052 : 1993DIN ISO 1302Technische Zeichnu
5、ngen Angaben der Ober-fl chenbeschaffenheit; Identisch mit ISO 1302 : 19923 DefinitionenF r die Anwendung dieser Norm gelten die inDIN EN 10052 angegebenen und die folgenden Begriffe:3.1KontrolltemperaturBeim temperaturgeregelten Randschichth rten mit Laser-strahlung die maximal auftretende Temperat
6、ur an derOberfl che der Probe. Sie wird pyrometrisch gemessenund dient als Regelgr e f r die Ausgangsleistung derLaserstrahlquelle.4 Kurzbeschreibung des VerfahrensEine zylindrische Probe von 30 2 mm Durchmesserund 10 0,5 mm L nge aus dem zu pr fenden Eisen-werkstoff wird in der Abschreckvorrichtung
7、 mit Hilfe vondrei Spitzen gehalten. Die untere Stirnfl che der Probewird durch einen aufsteigenden Wasserstrahl kontinuier-lich gek hlt. Das Randschichth rten erfolgt mit Hilfe einesauf die obere Stirnfl che der Probe gerichteten Laser-strahls.5 BezeichnungBezeichnung eines Laserstrahl-H rtbarkeits
8、versuchs miteiner Kontrolltemperatur von 1 100 C und einer Belich-tungszeit von 30 s:Pr fung DIN 30965 1100 306 Proben6.1 FormDie Probe hat die Form eines zylindrischen K rpers von30 2 mm Durchmesser und 10 0,5 mm L nge.6.2 HerstellungF r die Herstellung der Proben ist grunds tzlich ein Werk-stoff i
9、n dem Zustand zu verwenden, wie er f r die Rand-schichth rtung vorgesehen ist. Er mu den gleichenW rmebehandlungs- und Umformvorg ngen, die einenderung des L sungs- bzw. Ausscheidungszustandesbewirken k nnen, unterworfen werden.Fortsetzung Seite 2 bis 6Normenausschu Werkstofftechnologie (NWT) Lasert
10、echnik im DIN Deutsches Institut f r Normung e. V. DIN Deutsches Institut f r Normung e. V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinRef.-Nr. DIN
11、30965 : 2000-04Preisgr. 06 Vertr.-Nr. 00066.3 VorbereitungDie Bearbeitung der Proben ist nach den Angaben inBild 1 vorzunehmen. Die abzuschreckende Stirnfl chedarf keinen Grat aufweisen. Je nach Wellenl nge der ver-wendeten Laserstrahlung kann es zweckm ig sein, zurVerbesserung der Absorption des La
12、serlichts die Oberfl -che der Probe zu oxidieren oder mit einer absorptionsf r-dernden Schicht zu versehen.Angabe der Oberfl chenbeschaffenheit nachDIN ISO 1302 :X= 3,2oderRz25p1 Es gilt nur eine der beiden Rauheitsmegr en nach Ver-einbarung. Besteht keine Vereinbarung, so gilt Ra.7 Abschreckvorrich
13、tungZur Abschreckvorrichtung geh ren die Probenhalterung,die Wasserzuf hrung und der Wasserauffangbeh lter(Beispiel siehe Bild 2). Die Probenhalterung mu erm gli-chen, die Probe waagerecht und genau zentrisch ber derWasserrohr ffnung w hrend des gesamten Abk hlvor-ganges zu halten. Um eine W rmeabfu
14、hr ber die Proben-halterung zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Probe berFederkraft zwischen drei Spitzen zu spannen (Beispielsiehe Bild 3).Der Abstand zwischen der Wasserrohr ffnung und abzu-k hlender Stirnfl che der Probe mu 12,5 0,5 mmbetragen. Das Wasserrohr mu einen Innendurchmesservon 12,5 0,
15、5 mm haben und so beschaffen sein, dader Wasserstrahl in einer gleichf rmigen Glocke von derStirnfl che abgelenkt wird. Der Wasserdruck mu so ein-gestellt sein, da die freie Steigh he des Wassers gleich-bleibend 65 10 mm betr gt. Die Wassertemperaturmu zwischen 5 C und 30 C liegen. Es ist ein gleich
16、blei-bender Wasserdruck sicherzustellen.8 Durchf hrung8.1 K hlen der ProbeDas K hlen der Probe beginnt mindestens 30 s vor derBelichtung und endet fr hestens 120 s nach dem Endeder Belichtungszeit. Das K hlen der Probe darf zwischen-zeitlich nicht unterbrochen werden.8.2 W rmebehandlung8.2.1 Strahlq
17、uelle und BehandlungsfeldDie verwendete Strahlquelle mu von ihrer Wellenl ngeund Ausgangsleistung her f r das Randschichth rten mitLaserstrahlung geeignet sein. Die Gr e des Behand-lungsfeldes ist so zu w hlen, da die W rmebehandlungin der vorgeschriebenen Art und Weise durchgef hrt wer-den kann. Gr
18、unds tzlich ist jedoch eine m glichst homo-gene Intensit tsverteilung ber das Behandlungsfeldanzustreben. Falls es technisch realisierbar ist, ist ausSymmetriegr nden ein rundes Behandlungsfeld miteinem Durchmesser von 10 2 mm anzustreben. DasBehandlungsfeld ist auf der zu behandelnden Stirnfl chede
19、r Probe mittig auszurichten.Seite 2DIN 30965 : 2000-04Mae in MillimeterBild 1: Probengeometrie1 Laserstrahl2 Probe3 WasserBild 2: Schematische Darstellung der Abschreckvorrichtung8.2.2 Angabe der W rmebehandlungDie W rmebehandlung wird ber die Kontrolltemperaturund die Belichtungszeit definiert. Die
20、 Zeitspanne vomBeginn der Belichtung bis zum Erreichen der Kontrolltem-peratur darf h chstens 5 s betragen.8.3 H rtepr fungDie Pr fung der Oberfl chenh rte und der Einh rtungs-tiefe Rht erfolgt nach DIN 50190-2, wobei der Querschliffdurch eine Symmetrieebene der Probe zu legen ist (sieheBild 4).8.4
21、Weitere Pr fverfahrenEs k nnen weitere zerst rende und/oder zerst rungsfreiePr fverfahren zur Charakterisierung der Proben vereinbartwerden.a) Verzugsmessungen;b) Eigenspannungsmessungen;c) Korngr e ehemaliger Austenitk rner in der geh rte-ten Randschicht.9 Pr fberichtIm Pr fbericht sind unter Hinwe
22、is auf diese Norm anzuge-ben:a) Stahlsorte bzw. Guwerkstoff, gegebenenfalls Schmel-zen- oder St ckanalyse, Schmelzen-Nr;b) Angaben zum Probest ck;c) Herstellung der Probe aus dem Probest ck;d) Behandlung des Probenwerkstoffs vor der spanendenEndbearbeitung der Probe;e) Probenvorbehandlung;f) Angabe
23、der W rmebehandlung (Belichtungszeit undKontrolltemperatur);g) Gr e und Form des Behandlungsfeldes, Art derLaserstrahlung und der Intensit tsverteilung;h) Angabe der Einh rtungstiefe (Rht);i) H rte-Tiefen-Verlaufskurve (falls gefordert);j) Weitere Pr fergebnisse (falls gefordert);k) Besonderheiten b
24、ei der Pr fung;l) Gegebenenfalls Abweichungen von dieser Norm;m) Pr fdatum und Unterschrift des Pr fers.10 Ausf hrungsbeispielIm folgenden Ausf hrungsbeispiel sind die Ergebnisseeines Laserstrahl-H rtbarkeitsversuchs zur Bestimmungder Laserstrahl-H rtbarkeit an einem Kaltarbeitsstahl dar-gestellt.We
25、rkstoffbezeichnung: X 100 CrMoV 5-1Werkstoffnummer: 1.2363Probest ck: Weichgegl ht, Durchmesser32 mmHerstellung der Proben: Trennen, PlanschleifenW rmebehandlung:Belichtungszeit: 10 sKontrolltemperaturen: 900 C, 1 000 C, 1 100 C,1 200 C, 1 300 CBehandlungsfeld: rund, Durchmesser etwa10 mmLaser: Nd:
26、YAGBetriebsart: cwSeite 3DIN 30965 : 2000-041 ProbeBild 3: Ausf hrungsbeispiel f r eine ProbenhalterungTrennlinie f r den H rte-Tiefen-Verlauf A BBild 4: Trennen der Probe in der Symmetrieebene zurBestimmung des H rte-Tiefen-VerlaufsErgebnisse:a) Einh rtungstiefe (siehe Tabelle 1)b) H rte-Tiefen-Ver
27、laufskurve (siehe Bild 5)c) Verzugsmessung (siehe Tabelle 2)Seite 4DIN 30965 : 2000-04Tabelle 1: Einh rtungstiefe Rht bei einerBelichtungszeit von 10 s (Grenzh rte GH 680 HV 1)Kontrolltemperatur RhtCmm0,900 0,541 000 0,921 100 1,261 200 1,641 300 1,84Bild 5: Beispiel von H rte-Tiefen-Verlaufskurven
28、f r Werkstoff X 100 CrMoV 5-1Tabelle 2: Verzug und Aufwurf nachRandschichth rtung mit 10 s BelichtungszeitKontrolltemperatur Verzug AufwurfC m m0,900 3,50 120,1 000 5,25 16,51 100 5,25 21,51 200 6,25 28,51 300 6,25 26,5Zur Definition von Verzug und Aufwurf siehe Bild 6d) Eigenspannungsmessung (siehe
29、 Bild 7)Seite 5DIN 30965 : 2000-04Bild 6: Beispiel einer Verzugsmessung an Werkstoff 100 CrMoV 5-1a) Tangentialspannungb) RadialspannungBild 7: Beispiel von r ntgenographisch ermittelten Eigenspannungen am Werkstoff X 100 CrMoV 5-1e) Korngr e ehemaliger Austenitk rner (siehe Bild 8)Seite 6DIN 30965 : 2000-04Bild 8: Beispiel f r Korngr e-Tiefen-Verl ufe ehemaliger Austenitk rner f r Werkstoff X 100 CrMoV 5-1
