Wärmebehandlung additiver Metalle: Lösungsglühen, Auslagern, Spannungsarmglühen
Ingenieur-Guide zu Wärmebehandlungsstrategien in der additiven Fertigung: Spannungsarmglühen vor dem Trennen von der Bauplatte, Homogenisierung und DIN EN ISO 17663.
In Schmelzprozessen wie LPBF und Laser-DED erzeugen Abkühlraten von bis zu 10^6 K/s extreme thermische Eigenspannungen und unausgeglichene Nicht-Gleichgewichtsgefüge. Wird ein Bauteil unvorsichtig ohne vorheriges Spannungsarmglühen von der Bauplatte abgesägt, verzieht es sich unkontrollierbar oder reißt ab. Eine werkstoffspezifische Kette aus Spannungsarmglühen, Lösungsglühen und Auslagerung ist unerlässlich, um Maßhaltigkeit, Duktilität und Härte gezielt einzustellen.
- Spannungsarmglühen MUSS immer vor dem Abtrennen von der Bauplatte erfolgen.
- Lösungsglühen löst Seigerungen und Laves-Phasen auf und stellt chemische Homogenität her.
- Ausscheidungshärtung (Aging) bringt aushärtbare Legierungen (IN718, 1.2709, Ti64) auf Zielhärte.
Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich
ISO/ASTM 52900| Werkstoff | Spannungsarmglühen (auf Bauplatte) | Lösungsglühen (Homogenisieren) | Ausscheidungshärten (Aging) |
|---|---|---|---|
| Ti-6Al-4V Grade 5/23 | 650 - 700 °C / 2-3 h (Argon) | 920 °C (Alpha+Beta) oder HIP | Optional (meist Duplex-Glühen) |
| Inconel 718 | 980 - 1.065 °C / 1-2 h (Vakuum) | 1.065 °C / 1 h (Löst Laves auf) | 720 °C / 8 h -> 620 °C / 8 h |
| Edelstahl 316L | 450 °C / 2 h oder 1.050 °C | 1.050 °C (voll austenitisch) | Keine (nicht aushärtbar) |
| Maraging-Stahl 1.2709 | Nicht nötig (kohlenstofffrei) | Nicht zwingend nötig | 490 °C / 6 h (54 HRC) |
Warum Spannungsarmglühen auf der Platte zwingend ist
Während des Bauprozesses stützt die massive Bauplatte das Bauteil und hält die thermischen Schrumpfkräfte im Gleichgewicht. Wird das Bauteil im verspannten Zustand per Drahterodieren (WEDM) oder Säge abgetrennt, entladen sich die Eigenspannungen schlagartig: Dünne Wände biegen sich durch, kreisrunde Bohrungen werden oval, und Funktionsmaße sind zerstört. Erst nach Spannungsarmglühen im Ofen relaxieren die Spannungen plastisch, sodass das Bauteil maßhaltig getrennt werden kann.
Vakuumöfen zur Verhinderung von Randentkohlung und Oxidation
Bei Wärmebehandlungen über 500 °C müssen sauerstofffreie Vakuumöfen (Druck < 10⁻³ mbar) oder Schutzgasöfen mit hochreinem Argon eingesetzt werden. An normaler Luft würden Stähle an der Oberfläche entkohlen (Härteverlust in der Randschicht) und Titanlegierungen eine spröde, rissanfällige Alpha-Case-Oxidschicht bilden, die aufwendig abgebeizt oder überfräst werden müsste.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Welche Schutzgasatmosphäre ist im Glühofen erforderlich?
Passende additive Fertigungstechnologie oder Anlage finden
Welding3D verbindet technologisches Fachwissen mit industriellen Maschinenlösungen. Nutzen Sie unseren Technologie-Finder zur strukturierten Verfahrensauswahl oder fordern Sie eine gezielte Maschinenvermittlung für dieses Verfahren an.