Prozessüberwachung beim Laserstrahlschweißen durch Auswertung der reflektierten Leistung:
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München
Utz
2002
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| Series: | Laser in der Materialbearbeitung
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INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG
INHALTSVERZEICHNIS
SYM
BOLVERZEICHNIS
EXTENDED
ABSTRACT
.
13
1
EINFUEHRUNG
.
.'.
.
17
1.1
AUSGANGSSITUATION
.
17
1.2
ZIELSETZUNG
.
18
1.3
GLIEDERUNG
DER
ARBEIT
.
19
2
GRUNDLAGEN
.
20
2.1
LASERSTRAHLSCHWEISSEN
.
20
2.2
AUSBREITUNG
UND
FOKUSSIERUNG
DER
LASERSTRAHLUNG
.
21
2.3
ABSORPTION
UND
REFLEXION
DER
LASERSTRAHLUNG
.
23
2.3.1
ABSORPTION
.
23
2.3.2
GESAMTABSORPTION
DER
KAPILLARE
DURCH
MEHRFACHREFLEXION
.
25
2.3.3
REFLEKTIERTE
LASERLEISTUNG
.
27
3
STAND
DER
TECHNIK:
INDIKATOREN
DER
IN-PROZESS-UEBERWACHUNG
.
29
3.1
METALLDAMPF
UND
LASERINDUZIERTES
PLASMA
.
29
3.1.1
OPTISCHE
EMISSIONEN
.
30
3.1.2
AKUSTISCHE
EMISSIONEN
.
30
3.1.3
DIELEKTRIZITAET
.
31
3.2
KAPILLARE,
SCHMELZBAD
UND
SCHWEISSNAHT
.
31
3.2.1
OPTISCHE
EMISSIONEN
.
31
3.2.2
REFLEKTIVITAET
.
31
3.2.3
AKUSTISCHE
EMISSIONEN
.
31
3.2.4
PERMEABILITAET
.
32
3.3
ZUSAMMENFASSUNG
ZUM
STAND
DER
TECHNIK
.
32
4
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
DES
METHODISCHEN
ANSATZES
.
34
4.1
ANSATZ
.
34
4.2
GEOMETRIE
DER
DAMPFKAPILLARE
.
34
8
4.2.1
IDEALISIERTE
DAMPFKAPILLARE
.
35
4.2.2
KAPILLARDYNAMIK
.
38
4.2.3
PROZESSPORENFORMATION
.
39
4.2.4
SCHMELZAUSWURF.
.
40
4.3
SIMULATIONSRECHNUNG
.
41
4.3.1
NETZDARSTELLUNG
DER
KAPILLAREN
.
41
4.3.2
DARSTELLUNG
DES
LASERSTRAHLS
.
43
4.3.3
STRAHLPROPAGATION
IN
DER
KAPILLARE
.
44
4.3.4
DARSTELLUNG
DER
REFLEKTIERTEN
LASERLEISTUNG
.
45
4.4
ERGEBNISSE
DER
SIMULATIONSRECHNUNG
.
45
4.4.1
STOERUNGSFREI
AUSGEBILDETE
KAPILLARE
.
45
4.4.2
AUSWIRKUNGEN
DER
KAPILLARDYNAMIK
.
49
4.4.3
PROZESSPORENFORMATION
.
51
4.4.4
SCHMELZAUSWURF.
.
53
4.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
THEORETISCHEN
GRUNDLAGEN
.
54
5
VISUALISIERUNG
DER
DAMPFKAPILLARE
.
56
5.1
EINLEITUNG
.
56
5.2
HOCHGESCHWINDIGKEITS-VIDEOAUFNAHMEN
.
56
5.2.1
VERSUCHSAUFBAU
HOCHGESCHWINDIGKEITS-KAMERA
.
56
5.2.2
DURCHMESSER
DER
KAPILLAROEFFNUNG
.
57
5.2.3
PROZESSDYNAMIK
.
59
5.2.4
SCHMELZAUSWURF.
.
60
5.3
ONLINE
ROENTGENDURCHSTRAHLUNG
.
.'.
.
61
5.3.1
VERSUCHSAUFBAU
ROENTGENDURCHSTRAHLUNG
.
61
5.3.2
UNGESTOERT
AUSGEBILDETE
KAPILLARE
UND
EINFLUSS
DER
PROZESSPARAMETER
.
63
5.3.3
OSZILLATION
DER
DAMPFKAPILLARE
IM
WERKSTOFF
.
66
5.3.4
FORMATIONEINERPROZESSPORE
.
68
5.3.5
VERLAUF
EINER
SCHMELZBADHEBUNG
.
70
5.3.6
ENTSTEHUNG
EINES
SCHMELZAUSWURF
.
71
5.3.7
QUANTIFIZIERUNG
DER
PHAENOMENE
NACH
DEREN
SCHACHTVERHAELTNIS
.
72
5.4
ZUSAMMENFASSUNG
ZUR
VISUALISIERUNG
.
74
6
EXPERIMENTELLE
VERIFIZIERUNG
DES
ANSATZES
.
75
6.1
REFLEKTIERTE
LASERLEISTUNG
BEIM
SCHWEISSEN
MIT
ND:
YAG-LASER
.
75
6.1.1
MESSAUFBAU
.
75
6.1.2
METHODIK
DES
AUSWERTENS
.
77
6.1.3
EINFLUSS
DES
WERKSTOFFS
.
78
9
6.1.4
EINFLUSS
DER
PROZESSPARAMETER
.
81
6.1.4.1
LASERLEISTUNG
.
81
6.1.4.2
VORSCHUBGESCHWINDIGKEIT
.
82
6.1.4.3
RELATIVE
F
OKUSLAGE
.
84
6.1.4.4
EIN
UND
DURCHSCHWEISSUNG
.
85
6.1.5
VERGLEICH
DER
PARAMETEREINFLUESSE
.
86
6.1.6
NAHTDEFEKTE
.
87
6.1.6.1
PROZESSPOREN
.
87
6.1.6.2
SCHMELZBADHEBUNG
UND
AUSWURF
.
90
6.2
REFLEKTIERTE
LASERLEISTUNG
BEIM
SCHWEISSEN
MIT
CO2-LASER
.
93
6.2.1
MESSAUFBAU
.
93
6.2.2
EINFLUSS
DER
PROZESSPARAMETER
.
95
6.2.2.1
LASERLEISTUNG
.
95
6.2.2.2
VORSCHUBGESCHWINDIGKEIT
.
96
6.2.2.3
FOKUSLAGE
.
96
6.2.3
QUALITAETSRELEVANTE
MERKMALE
.
97
6.3
ZUSAMMENFASSUNG
ZUR
EXPERIMENTELLEN
EVALUIERUNG
.
98
7
MEHRDETEKTORENSYSTEM
ZUR
IN-PROZESS-UEBERWACHUNG
.
100
7.1
TEILASPEKTE
EINES
MEHRDETEKTORENSYSTEMS
.
100
7.1.1
ANFORDERUNGEN
AN
DIE
FUNKTIONALITAET
.
100
7.1.2
LOESUNGSMATRIX:
MERKMAL
-
INDIKATOR
-
MESSVERFAHREN
.
101
7.1.3
KONSTRUKTIVE
UMSETZUNG
DER
TEILASPEKTE
.
103
7.2
REALISIERUNG
DES
MEHRDETEKTORENSYSTEMS
.
103
7.3
EVALUIERUNG
DES
MEHRDETEKTORENSYSTEMS
.
106
7.3.1
VARIATION
DER
EINSCHWEISSTIEFE
.
106
7.3.2
DETEKTION
VON
SCHMELZAUSWUERFEN
.
108
7.3.3
DETEKTION
VON
ANBINDEFEHLER
.
110
7.4
ZUSAMMENFASSUNG
ZUM
MEHRDETEKTORENSYSTEM
.
112
8
ZUSAMMENFASSUNG
.
113
9
LITERATURVERZEICHNIS
.
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