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Fertigungstechnik > 12 Lasermaterialbearbeitung und Hochdruckwasserstrahlverfahren > Flashcards

12 Lasermaterialbearbeitung und Hochdruckwasserstrahlverfahren Flashcards

(55 cards)

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1
Q

was bedeutet LASER

A

LASER= light amplification by stimulated emmision of radiation

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2
Q

Eigenschaften laserstrahlung

A

Monochrom, Hoher Kohärenzgrad, Geringe Divergenz

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3
Q

Welche phys. größe beschreibt die Strahlqualität K + Formel (es ist SPP gemeint)

A

Strahlparameterprodukt (SPP) = w_0 * Teta_0
mit w_0 = Strahltaillenradius, Teta_0 = Fernfelddivergenz

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4
Q

Verstärkung von Laserstrahlung im resonator ( Bestandteile) Bild in rep.

A

Pumpquelle, Nicht verstärkte Strahlung, Totalreflektierender Spiegel, Laseraktives Material, verstärkte Spanung, Teildurchlässiger spiegel, Nutzbare Laserstrahlung, Resonatror (BILD IN REP ANGUCKEN)

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5
Q

was beschreibt die Rayleighlänge z_R

A

gibt den Abstand zwischen der Strahltaille und dem ort der doppelten Strahlquerschnittfläche an
Es gilt A(z=z_R) = 2 * A(z=0) = 2piw_0^2

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6
Q

was gilt innerhalb der Raylänge

A

innerhalb der raylänge ändert sich die Intensitätsverteilung des Strahls kaum

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7
Q

Was ist der optimale Arbeitsbereich und wie heißt diese Länge

A

Fokuslänge = +- z_r

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8
Q

Was beschreibt die Beugungsmaßzahl M^2

A

beschreibt die Vergrößerung von Strahltaille w_0 und divergenzwinkel bei realen Strahlen im Vergleich zum Grundmode TEM_00

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9
Q

Strahlqualität Formel

A

K = 1 / M^2 mit M^2 = SPP_real / SPP_ideal

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10
Q

Laserbetriebsmodi

A

Dauerstrichbetrieb(continuous wave), Pulsbetrieb(pulse wave)

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11
Q

+ Kenngrößen für Laserstrahlung und laserstrahlquellen

A

-mittlere laserausgangsleistung P_m
-Betriebsmodus
-Strahlqualität K

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12
Q

Laser besitzen 3 wesentliche Komponenten

A

-Pumpquelle
-Resonator
-Laseraktives medium

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13
Q

Laserstrahlquellen BSP

A

C02 Laser, YAG- Laser, Diodenlaser,

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14
Q

Wichtige merkmale des thermischen Werkzeugs ‘Laserstrahl’

A

-werkstück unterliegt nahezu keinen krafteinflüssen durch das werkzeug
-schnelle bewegung des strahls mittels strahlführungssystem
-Laserstrahl kann Verbrennngen verursacfhen und zur Erblindung führen
-Schutzausrüstung erforderlich

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15
Q

Strahlführung und formung bestandteile

A

-Dynamische Strahlaufweitung
- LAserscanner
-Planfeldoptik

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16
Q

Was ist die Voraussetzung für die Materialbearbeitung

A

Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und Materie

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17
Q

Lasermaterialbearbeitung BSP.

A

-Laserstrahlabtragen(bohren)
-Laserstrahlschneiden
-Laserstrahlhärten
-Laserstrahlschweißen
-Laserstrahllegieren

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18
Q

Prozessparameter Laser

A

 Vorschubgeschwindigkeit
 Fokusgröße
 Fokuslage
 Einstrahlwinkel

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19
Q

Laserstrahlparameter

A

 Wellenlänge
 Pulsdauer
 Pulsenergie
 Pulsform
 Repetitionsrate
 Strahlprofil /-qualität
 Polarisation

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20
Q

Werkstoffparameter

A

 Material
 Absorptionsverhalten
 Wärmeleitung/ -ausdehnung

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21
Q

Laserstrahlboren Verfahren

A

 Partieller Werkstoffabtrag überwiegend mittels
Schmelzen oder Verdampfung durch
Umwandlung von Laserenergie in Wärme

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21
Q

Laserstrahlbohren verfahrensvarianten

A

 Einzelpulsbohren
 Perkussionsbohren
 Trepanierbohren
 Wendelbohren

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22
Q

Laserstrahlstrukturieren verfahren

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A

Partieller Werkstoffabtrag mittels
Verdampfen durch Umwandlung von
Laserenergie in Wärme (Sublimationsabtrag)

23
Q

Was für gepulsten Laserstrahlquellen gibt es

Study These Flashcards
A

Nano-, Piko
oder Femtosekunden-Laserpulse, Mikro

24
Laseroberflächenbehandlung mit zusatzwerkstoff
Laserlegieren * Laserdispergieren * Laserbeschichten (z. B. Laserauftragschweißen)
25
Laseroberflächenbehandlung ohne Zusatzwerkstoff
* Laserhärten * Laserumschmelzen
26
Pulver Vorteile
Beliebige Legierungen mischbar Kraftfreier Auftragsprozess Vergleichsweise geringe Kollisionsgefahr Gleiche Schweißeigenschaften in jede Verfahrrichtung
26
Welche zusatzwerkstoffe gibt es
Pulver , Draht
27
Pulver Nachteile
-Geringere MAterialausnutzung Erhöhter Arbeitssicherheits aufwand -Erhöhte Gesundheitsgefährdung
28
Draht Vorteile
Hoher Material-Nutzungsgrad Geringe Kontamination der Maschine Vergleichsweise geringer Arbeitssicherheits aufwand
29
Anwendungsgebiete zum Laserstrahlstrukturieren
medizintechnik, Fluiddynamik, Design
29
nachteile draht
Kein völlig kraftfreier Auftragsprozess Kollisionsgefahr des Drahtes mit dem Werkstück
30
Vorteile laser als Werkzeug
 Hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten je nach Anwendung realisierbar  Hohe Schnittqualität und -präzision beim Laserstrahlschneiden erreichbar  Große Auswahl der zu bearbeitenden Werkstoffe  Berührungsloses Werkzeug: Geringe, lokal eng begrenzte thermische und mechanische Belastung des Werkstoffs
31
Nachteile Laser als Werkzeug
 »Unsichtbares Werkzeug«: Schwierige Prozessüberwachung  Strahlaufweitung: Fugenbreite nimmt mit zunehmender Tiefe zu  Bearbeitbare Bauteilgröße durch Anlagenrestriktionen teils eingeschränkt  Vergleichsweise hohe Investitions-und Betriebskosten
32
Wasserstrahlsysteme BSP.
-Rein Wasserstrahl (RWS) -Abrassiv-Wasserstrahl(AWS) -Wasser-Abrasiv Injektorstrahl (WAIS) -Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl(WASS)
33
Reinwasserstrahl (RWS) Eigenschaften
-1 Phasen Strahlwerkzeug (für niedrigfeste Werkstoffe)
34
Wasser-Abrasiv_Injektorstrahl Eigenschaften
3 Phasig (für hochfeste Werkstoffe)
35
Wasser Abrasiv Suspensionsstrahl
2phasig für hochfeste Werkstoffe
36
Verfahrensvarianten Wasserstrahl
-Schneiden -Abtragen
37
Hauptprozessparameter Wasserstrahl
-Wasserdruck -Abrasiv-Massenstrom -Vorschub
38
Herausforderung Wasserstrahl
-Riefenbildung -Schnittwinkel
39
Wasser Abrasiv Suspensionsstrahl (WASS) Bestandteile anlage
-Hochdrucksuspension -Düse
40
Wasser Abrasiv Injektorstrahl (WAIS) Bestandteile Anlage
-Wasserdüse -Abrasiv -Mischkammer -Fokussierrohr
41
Charakterisierung Reinwasserstrahl (RWS
– Feines Strahlwerkzeug (Strahl ∅ 0,08…0,35 mm – Lange Betriebsdauer (Düse) – Kontaminationsfreie Bearbeitung – Nachteil: Beschränkt auf weiche und dünne Werkstoffe
42
Charakterisierung Suspension (AWS)
-kompaktes Strahlwerkzeug (Strahldurchmesser 0,2-0,65 mm) -Hohe Schneidleistung, geringe Strahlturbulenz – geringe Abrasivanforderungen (trocken oder nass)
43
Charakteristika Injektor AWS
-Standard Strahlwerkzeug ∅ 0,80 mm [0,30…0,50…1,27 mm] – Impulsübertragung, turbulente Strömung, Verschleiß – Hohe Abrasivanforderungen (Beladungslimit, Schüttfähigkeit)
44
Zielparameter bzw. Bearbeitungsergebnis Wasserstrahl
-Oberflächenqualität (Riefen)  Geometrische Toleranzen (Schnittwinkel)  Zeitspanvolumen oder Schnittgeschwindigkeit
45
Wirkmechanismen Wasserstrahl
-Erosion durch Wasser (aufprall, rissbildung, erosion) -Partikel- Wechselwirkung(Zerrüttung, pflügen, spanen)
46
Typische Phänomene beim Schneiden durch chronologische Überlagerung von Energieverlusten und zyklischen Prozessen
 Riefen  Strahlnachlauf  Schnittwinke
47
Schnittqualität wasserstrahlschneiden
- 5 Qualitäten (Q1...Q5) von Trennschnitt bis glatt, keine Riefen
48
Anwendung wasserstrhlschneiden
 Turbomaschinen, Energiesektor  Luftfahrt, Automotive, e-Mobilität  Rückbauarbeiten, Gesundheit und Medizin
49
Vorteile Wasserstrahl
 Fast alle Werkstoffe und Verbundwerkstoffe können bearbeitet werden  Geringe thermische und mechanische Beanspruchung des Werkstoffs  Kontinuierlich erneuertes (scharfes) Strahlwerkzeug  Leicht zu wechselnde Verschleißteile  Großes Spektrum an Anwendungen und Prozessvarianten, ohne der Notwendigkeit eines Werkzeugwechsels
50
Nachteile Wasserstrahl
-Schwierige Prozessführung  Kleine Grate möglich bei der Bearbeitung von duktilen Werkstoffen  Delamination möglich bei Verbundwerkstoffen  Aufwändige Prozess- und Kostenoptimierung  Komplexität von 3D Anwendungen
51
Der Laserstrahl, der in der Lasermaterialbearbeitung eingesetzt wird, ist für das menschliche Auge oftmals nicht sichtbar. Welches Synonym wird daher zur Beschreibung seiner Geometrie herangezogen?
Strahlkaustik
52
Eine gepulste Laserstrahlquelle mit der Pulsdauer tp=350fs und derWellenlänge λ=515nmwird in einem Laserstrukturierprozess mit einer Frequenz f=400kHz und einer mittleren Laserausgangsleistung Pm=4W betrieben. Gehen Sie von einem idealisiertenPulslaser aus. Berechnen Sie die Pulsenergie Epund die Pulsspitzenleistung Pmax.
Pulsenergie: Ep= Pm/f = 1,0·10-5J = 10·10-6J = 10 μJ Pulsspitzenleistung: Pmax= Ep/tp= 28,57·100W = 28,57 MW

Fertigungstechnik (12 decks)

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