Laserstrahlschneiden mit Nd: YAG-Lasern unter Berücksichtigung des Einsatzes von Lichtleitfasern
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 2]
351: IW-Werkstofftechnik |
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| adam_text | Titel: Laserstrahlschneiden mit Nd
Autor: Homburg, Andreas
Jahr: 1995
INHALTSVERZEICHNIS _V Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen...........................................................................VII Abstract .....................................................................................................................IX 1. Einleitung....................................................................................................................1 2. Zielsetzung...................:...............................................................................................2 3. Stand von Wissenschaft und Technik........................................................................4 3.1 Nd:YAG-Laser und deren Eigenschaften.......................................................................4 3.2 Strahlfuhrung und Strahlformung......................................... 7 3.2.1 Strahlfuhrung mittels Lichtleitfasern....................... 7 3.2.2 Strahlformung nach der Transmission des Laserstrahles.................................12
durch Lichtleitfasern 3.2.3 Strahlformung in Abhängigkeit der Strahlqualität...........................................13 3.3 Laserstrahlschneiden mit bfd:YAG-Lasem...................................................................16 3.3.1 Verfahren und Einflußgrößen.........................................................................16 3.3.2 Absorption der Laserstrahlung.......................................................................20 3.4 Modelle zum Laserstrahlschneiden...............................................................................22 4. Versuchstechnik........................................................................................................24 4.1 Versuchsprogramm.....................................................................................................24 4.2 Versuchsanlage.................................... 25 4.2.1 Strahlquellen..................................................................................................25
4.2.2 Komponenten zur Strahlfuhrung und -formung.............................................28 4.3 Versuchswerkstoffe.....................................................................................................30 4.4 Versuchsdurchfuhrung...................................................................... 31 4.4.1 Untersuchungen zur ProzeßefSzienz beim Laserstrahlschneiden.....................31 in Abhängigkeit der Laserwellenlänge 4.4.1.1 Leistungsbilanz.................................................................................31 4.4.1.2 Simulation des Schneidprozeßes........................................................32 4.4.2 Untersuchungen zu Transmissionseigenschaften von.....................................34 Lichtleitfasern im Hinblick auf das Laserstrahlschneiden 4.4.3 Schneiduntersuchungen und Charakterisierung der Schnittqualität..................35 in Abhängigkeit der Betriebsart des Lasers 4.5 Prüftechnik..................................................................................................................37
yj INHALT 5. Versuchsergebnisse...................................................................................................38 5.1 Einfluß der Wellenlänge auf die Prozeßeffizienz beim Laserstrahlschneiden..................38 5.1.1 Schmelzschneiden..........................................................................................38 5.1.2 Brennschneiden.............................................................................................40 5.1.3 Leistungsbilanz..............................................................................................43 5.1.4 Modellbildung und Quantifizierung des Schneidprozesses..............................46 5.1.4.1 Modell zur Ermittlung der Prozeßeffizienz beim Laserstrahl-............46 schmelzschneiden in Abhängigkeit der Wellenlänge 5.1.4.2 Korrektur der Schneidffont bei der Simulation.................................50 des Schneidprozesses 5.1.4.3 Ergebnisse der Simulation................................................................51
5.2 Transmissionseigenschaften von Lichtleitfasern............................................................58 5.2.1 Stufenindexfasern..........................................................................................58 5.2.2 Gradientenindexfasem...................................................................................59 5.2.3 Strahlqualitätsänderung infolge der Transmission des Laserstrahles...............64 durch eine Lichtleitfaser 5.2.3.1 Stufenindexfaser...............................................................................64 5.2.3.2 Gradientenindexfaser........................................................................65 5.2.4 Änderung der Strahleigenschaften des fokussierten Laserstrahles...................66 infolge der Strahlqualitätsänderung 5.2.5 Einfluß der Strahlfuhrung auf das Schneidergebnis.........................................71 5.2.5.1 Schneidgeschwindigkeit...................................................................71 5.2.5.2
Schnittflächenqualität.......................................................................76 5.2.5.3 Schnittspaltausbildung......................................................................79 5.3 Einfluß der Laserbetriebsart auf das Bearbeitungsergebnis...........................................81 5.3.1 Prozeßeffizienz..............................................................................................81 5.3.2 Feingestaltabweichung...................................................................................86 5.3.3 Werkstofibeeinfiußung im schnittflächennahen Bereich..................................89 5.3.3.1 Wärmeeinflußzone...........................................................................90 5.3.3.2 Rißbildung.......................................................................................93 6. Folgerung und Ausblick.........._______.............____..........................................................95 7. Zusammenfassung.............______.......____.............. 99 8. Literatur....______....________......_________..._________....._____....................................................... 101
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