Untersuchungen zur Mikrobearbeitung von Stahl mit ultrakurzen Laserpulsen:
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München
Utz, Wiss.
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INHALT 5
SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN 7
KURZFASSUNG 13
EXTENDED ABSTRACT 15
1 EINLEITUNG 19
2 GRUNDLAGEN DER WECHSELWIRKUNG VON LASERSTRAHLUNG MIT MATERIE 21
2.1 ABSORPTION VON LICHT 21
2.1.1 MAXWELLGLEICHUNGEN 21
2.1.2 WELLENAUSBREITUNG 22
2.1.3 POLARISATION HOMOGENER EBENER WELLEN 27
2.1.4 REFLEXION UND
BRECHUNG AN GRENZFLAECHEN 27
2.1.5 KONZEPT DER OBERFLAECHENIMPEDANZ 33
2.1.6 ABSORBIERTE INTENSITAET 38
2.1.7 ABSORPTIONSMECHANISMUS IN METALL 40
2.1.8
EIGENSCHAFTEN DER METALLABSOIPTION 47
2.2 ABTRAGSMECHANISMEN VON METALL 60
3 VERLUSTMECHANISMEN 65
3.1 OPTISCHE ELEMENTE 66
3.2 ABSORPTION UND STREUUNG AN PARTIKELN 67
3.2.1 GRUNDLAGEN 68
3.2.2 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG VON AEROSOLPARAMEIERN 71
3.2.3 THERMISCH INDUZIERTE PHASENDEFORMATION 78
4 UNTERSUCHUNGEN ZUM LASERBOHREN 81
4.1 RAYTRACING 83
4.1.1 MOTIVATION DES VERFAHRENS 83
4.1.2 BERECHNUNG DER ABSORBIERTEN LEISTUNG 84
4.1.3 GEBOGENE STRAHLEN 86
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6
INHALT
4.1.4 RECHENALGORITHMUS 87
4.2 VERGLEICH MIT NUMERISCHER MAXWELL-LOESUNG 92
4.2.1 RECHENPARAMETER FUER DEN VERGLEICH 93
4.2.2 RECHTECKKAPILLARE (2D) 95
4.2.3 DREIECKSKAPILLARE (2D) 98
4.2.4 KONISCHE KAPILLARE 102
4.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUM MATERIALAUSTRIEB 104
4.3.1 MATERIALTRANSPORT IN FORM VON SCHMELZE 104
4.3.2 TRANSPORTDISTANZ DER SCHMELZE 106
4.3.3 AUSTRIEB IN FORM VON TROEPFCHEN 111
4.3.4 MODELLVORSTELLUNG ZUM BOHREN 114
5 SPEZIALOPTIKEN 117
5.1 DAS WENDELBOHREN 117
5.2 SPEZIALOPTIKEN FUER DAS WENDELBOHIEN 121
5.2.1 KEILPLATTENBASIERENDE SYSTEME 121
5.2.2 SYSTEM MIT DOVE-PRISMA 123
5.2.3 SYSTEM MIT GEKIPPTEN ELEMENTEN 124
5.2.4 NEUES ZYLINDERLINSENKONZEPT 125
5.3 MATERIALBEABEITUNG MIT AXIKON 140
5.3.1 THEORETISCHER HINTERGRUND 142
5.3.2 REALES AXIKON 145
5.3.3 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 147
ANHANG 149
A.L STETIGKEITSBEDINGUNGEN 149
A.2 ZWISCHENRECHNUNG ZUR OBERFLAECHENIMPEDANZ 151
A.3 BRECHUNGSINDEX VON LUFT 152
A.4 INTENSITAET UND FLUENZ 153
A.5 STRAHLPROFILE FUER DIE
RAYTRACINGRECHNUNGEN 154
A.6 HERLEITUNG DER FORMEL ZUM
PULSUEBERLAPP 155
A.7 LOESUNG DES INTEGRALS ZUR GEMITTELTEN FLUENZ
VERTEILUNG
156
LITERATURVERZEICHNIS 159
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