Bildung anisotroper mechanischer Eigenschaften auf der Metalloberfläche durch Laserstrahlung

Projektlaufzeit

01.06.2020. - 15.11.2020.

Im Projekt einbezogenen Länder und Institutionen

flag-LV
Technische Universität Riga
flag-DE
Universität Stuttgart
flag-LT
Vytautas Magnus Universität

Projektleiterin

Dr.sc.ing. Liga Grase

Projektziele

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung der Lasertechnologie, um die Metalloberfläche mit kontrollierten anisotropen mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Um dieses Ziel zu erreichen, wird die Stahloberfläche mit verschiedenen Laserstrahlparametern, einschließlich Wellenlänge, Intensität, Pulsdauer, Dosis bestrahlt und durch verschiedene Untersuchungsmethoden charakterisiert.

Der Laser ist ein wichtiges Werkzeug bei der Bearbeitung von Metallen und beinhaltet Bohren, Schweißen, Glühen, Reinigen und Härten einer Metalloberfläche und andere Anwendungen. Das Härten einer Metalloberfläche durch Laserbestrahlung ist seit 1973 bekannt und wird typischerweise in der Fertigung mit breiten Anwendungsbereichen, wie z.B. Lager, metallische Komponenten usw., eingesetzt. Das Verfahren wird typischerweise bei Eisenmetallen eingesetzt, die sich zum Härten eignen, einschließlich Stählen und Gusseisen mit Kohlenstoff. In der Zwischenzeit hat eine Vorstudie der Projektforschungsgruppe gezeigt, dass es möglich ist, eine submikron-strukturierte Oberfläche von Stahl mit einer Anisotropie des Oberflächenbenetzungswinkels zu bilden. Dieser Effekt wurde durch die Bildung von laserinduzierten periodischen Oberflächenstrukturen (LIPSS) auf der Oberfläche von Stahl unter Verwendung eines leistungsstarken gepulsten Nd:YAG-Lasers erklärt. Die LIPSS kann zur Steuerung der tribologischen Eigenschaften und der Benetzbarkeit der Oberfläche verwendet werden.

Hauptaktivitäten des Projekts

  1. Zylindrische Formmuster werden bestellt (RTU, VMU) und durch Polieren und Schneiden von Metalloberflächen vorbereitet (RTU).
  2. Die Metallproben werden mit verschiedenen Laserparametern (Wellenlänge, Intensität, Dosis, Pulsdauer usw.) bestrahlt und LIPSS auf der Oberfläche von Stahlproben geformt (RTU).
  3. Die Charakterisierung der Probenoberfläche mittels AFM, HRSEM wird in UST durchgeführt.
  4. Die mechanischen Eigenschaften werden von den Partnern der VMU mit einem Mikrokratz- und Mikrohärteprüfgerät (CSM), einem Tribotester TRM 500 und einer Verschleißmaschine SMC-2 untersucht.
  5. Die Benetzungseigenschaften werden untersucht (RTU).

Öffentliche Veranstaltungen im Rahmen des Projekts

  1. Workshop, Oktober 2020. Universität Stuttgart, L. Grase, J. Padgurskas, A. Zunda. Verfügbar für die am Thema interessierten Studierenden und die allgemeine Öffentlichkeit.
  2. 61. Internationale wissenschaftliche Konferenz der RTU, Oktober 2020, Technische Universität Riga, L. Grase, J. Padgurskas, A. Zunda. Verfügbar für die an der Konferenz teilnehmenden Studenten und Unternehmen.

Direkte und indirekte Zielgruppen

Die direkte Zielgruppe des Projekts wird die erzielten Ergebnisse verbreiten, sie auf der Konferenz und in einem wissenschaftlichen Seminar an der Technischen Universität Riga präsentieren sowie eine wissenschaftliche Arbeit in Zeitschriften mit ausreichend hohem Impact-Faktor veröffentlichen, die in den Datenbanken SpringerLink, SCOPUS, DBLP oder Thomson Reuters (ISI WEB of Knowledge) zitiert werden. Die Zahl der an der direkten Zielgruppe beteiligten Personen beträgt 9.

Die indirekte Zielgruppe des Projekts wird die Informationen über die erzielten wissenschaftlichen Ergebnisse durch die Teilnahme am Seminar sowie aus der veröffentlichten wissenschaftlichen Arbeit in einer der oben genannten Datenbanken erhalten. Auf diese Weise wird der Zugang zu den Projektergebnissen für die indirekte Zielgruppe sichergestellt. Diese Ergebnisse werden im Bildungsprozess als Ergänzung zu den jüngsten Errungenschaften in der Wissenschaft sowie bei der Entwicklung neuer Herstellungsrichtungen verwendet werden. Die Zahl der an der indirekten Zielgruppe beteiligten Personen beträgt mehr als 50 (einschließlich der Teilnehmer der Konferenz).