Laser Groche VL 1 (1).txt

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Author:
guppi18
ID:
285241
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Laser Groche VL 1 (1).txt
Updated:
2014-10-08 14:25:09
Tags:
Laser
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Description:
Laser
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  1. In welche Teile wird auf eine Oberfläche einfallende Laserstrahlung aufgeteilt?
    • reflektierte Strahlung
    • absorbierte Strahlung
    • transmittierte Strahlung
  2. Wie unterscheidet sich das Absorbtionsverhalten von Laserstrahlung in unterschiedlichen Materialien?
    • Strahlung führt zu lokaler Aufheizung am Absorbtionsort
    • In guten Wärmeleiter:
    • Strahlung bereits nahe der Oberfläche vollständig absorbiert
    • flache Wärmequelle an der Materialoberfläche (Oberflächenquelle)
    • Von hier aus Wärmeausbreitung durch Wärmeleitung
    • In Isolator mit großer Eindringtiefe:
    • Wärmequelle eine große Ausdehnung in das Materialinnere (Volumenquelle)
    • Form eines Kanals durch das gesamte Werkstück hindurch
  3. Welche Absorptionsarten werden im Blick auf die Werkstoffbausteine unterschieden?
    • Absorption durch Atom (Anregung)
    • Absorption durch Molekül (Molekülschwingung-, rotation)
    • Absorption durch Festkörper (Gitterschwingung)
  4. Nach welchem Gesetz erfolgt Absorption (auch Formel)?
    • Lambert-Beer'sche Gesetz
  5. Wie ist die optische Eindringtiefe definiert?
    Wie groß ist sie bei Metallen etwa?
    Für welche Stoffe ist die Eindringtife besonders hoch?
    • Eindringtiefe definiert durch
    • = Strecke, nach der die Intensität I auf 1/e abgenommen hat
    • mit
    • Optische Eindringteife bei Metallen etwa 10-7m bis 10-8m
    • Für Keramiken und Kunststoffe besonders hohe Eindringtiefe
  6. Wofür ist optische Eindringtiefe Maßzahl?
    • charakteristisches Maß dafür, wie weit die auf die Materialoberfläche auftreffende Strahlung in das Material eindringt
    • Gleichzeitig gibt die Eindringtiefe damit an, wie dick die Materialschicht ist, in der der wesentliche Teil der Strahlungsenergie absorbiert wird.
    • Eindringtiefe umgekehrt proportional zum Absorptionskoeffizienten => Strahlungsenergie in Materialien mit hohem Absorptionsindex weitgehend im Oberflächenbereich absorbiert (Oberflächenquelle)
  7. Durch welche Maßnahmen kann Absorptionsgrad verändert werden (5)?
    • Stoffwechsel
    • Wechsel der Wellenlänge
    • Einfallwinkel ändern
    • Temperatur ändern
    • Oberflächenbehandlung
  8. Stelle die für meisten Metalle typische Wellenlängenabhängigkeit der Absorption in einem Diagramm dar!
  9. Trage Einflüsse von Temperaturen und Arten der Oberflächenbehandlungen eines Stahl auf den Absorptionsgrad auf!
  10. Warum ist der senkrechte Einfall von Strahlung ein Sonderfall?
    In diesem Falle entfällt die Abhängigkeit des Reflexionsgrades von der Polarisation der Laserstrahlung
  11. Wie berechnet man den Reflexionsgrad bei senkrechtem Einfall unter Sauerstoffumgebung (Formel)?
  12. Wovon ist der Reflexionsgrad abhängig?
    • Material: Bei Metallen sehr hoher Reflexionsgrad
    • Wellenlängenabhängig: da Brechungsindex und Absorptionsindex wellenlängenabhängig
    • Temperaturabhängig: Im Allgemeinen nimmt Reflexionsgrad mit zunehmender Temperatur ab
  13. Welche Modifikation bzgl. der idealen Oberflächenstruktur müssen bei der Energieeinkopplung berücksichtigt werden?
    • Rauheiten
    • Plasmabildung
    • Deckschichten
    • Periodische Strukturen
    • Mehrfachreflexionen
  14. Was bewirken Rauhigkeiten im Bezug auf die Reflexion?
    Welche Art von Rauhigkeiten hat den größten Einfluss auf die Reflexion?
    • Rauheiten in der Größenordnung der Wellenlänge der Laserstrahlung
    • Die Reflexion an einer rauhen Oberfläche ist nicht mehr spiegelnd, sondern diffus
    • Die Reflexion ist gegenüber der idealen Oberfläche im allgemeinen verringert
  15. Wie kommen Mehrfachreflexionen zustande und was bewirken sie?
    • Bei Oberflächenstrukturen, die deutlich größer als die Wellenlänge der Laserstrahlung sind, zum Beispiel Vertiefungen, kann es zu Mehrfachreflexionen kommen
    • gesamte Energieeinkopplung in das Werkstück erhöht
  16. Was bewirken Deckschichten und wo werden sie eingesetzt?
    • vor allem in der Oberflächentechnik
    • Energieeinkopplung erfolgt durch Wärmeleitung der in der Schicht absorbierten thermischen Energie in das zu bearbeitende Werkstück
  17. Was bewirkt eine Plasmabildung und wo tritt sie häufig auf?
    • Bei Bearbeitungsverfahren wie dem Schweißen und Schneiden, die mit ausreichend hoher Intensität erfolgen
    • starke Abschwächung der Strahlung bereits oberhalb der Werkstückoberfläche durch Absorption und Streuung im Plasma
  18. Nenne die Stationen der Plasmabildung und ordne Intensitäten zu!
  19. Trage den Oberflächentemperaturverlauf über der Bestrahldauer eines Werkstoffes auf!
    Was fällt hierbei auf?
    • Es treten Unstetigkeiten im Temperaturverlauf auf, die auf dem Phasenwechsel des Stoffes liegen
  20. Wovon hängt der Fokusdurchmesser d ab?
    • Rohdurchmesser D
    • Wellenlänge
    • Brennweite
    • Strahlqualität
  21. Wie verändert sich im folgenden Strahlverlauf d1 wenn D! verdoppelt wird?
    d1 halbiert sich
  22. Was ist sphärische Aberration?
    • Abbildungsfehler bei verwendung breiter Strahlbündel
    • die der optischen Achse ferneren Strahlen werden stärker gebrochen als die nahen
  23. Wodurch wird ein rotationssymmetrischer Laserstrahl chrakterisiert?
    • Lage der Strahltaille z0
    • Radius der Strahltaille w0
    • Divergenzwinkel 0
  24. Durch welche Größen kann Strahlqualität beurteilt werden?
    Nenne auch die Formeln!
    • Strahlpropagationsfaktor K
    • Strahlparameterprodukt q

    M2=1/K
  25. Trage das SPP über die Leistung auf und kennzeichne die Bereiche der verschiedenen Fertigungsverfahren!
  26. Nenne die Hauptgruppen der Parameter der Laserstrahlbearbeitung!
    • Laserstrahleigenschaften
    • Strahlformung
    • Materialeigenschaften
    • dynamische Prozesse im Werkstoff
  27. Nenne Parameter der Laserstrahleigenschaften (7)!
    • Wellenlänge
    • Leistung
    • Pulsdauer
    • Strahlqualität
    • Polarisation
    • Modenordnung/ Strahlverteilung
    • Räumlich-zeitliche Fluktuationen
  28. Nenne Parameter der Materialeigenschaften (7)!
    • Absorptionsfähigkeit
    • Wärmeleitfähigkeit
    • Dichte
    • Wärmekapazität
    • Schmelzwärme
    • Verdampfungswärme
    • Werkstückgeometrie
  29. Nenne Parameter der Strahlformung (3)!
    • Brennweite
    • Apertur
    • Abbildungsfehler
  30. Nenne Parameter der dynamischen Prozesse im Werkstoff (9)!
    • Schmelze
    • Oberflächenspannung
    • Viskosität
    • Dampfphase
    • Dampfdichte
    • Elektronendichte
    • Temperatur (Gradient)
    • Plasmaabsorption
    • Streuung, Linsenwirkung
  31. Nenne die Hauptgruppen der Materialbearbeitung, die mit Lasern durchgeführt werden können!
    • Trennen
    • Schweißen
    • Löten
  32. Wie unterteilt sich die Hauptgruppe Trennen (5)?
    • Zerteilen
    • Zerspanen mit geom. bestimmter Schneide
    • Zerspanen mit geom. unbestimmter Schneide
    • Abtragen
    • Berührungsloses Trennen
  33. Nenne die wichtigsten, konventionellen Verfahren der Fertigungsgruppe Trennen (6)!
    • Stanzen
    • Fräsen
    • Sägen
    • Plasmaschneiden
    • Drahterodieren
    • Brennschneiden
    • Wasserstrahlschneiden
  34. Nenne Vor- und Nachteile vom Stanzen!
    • Vorteile:
    • gute Automatisierbarkeit
    • gut geeignet für groß Serien
    • kaltes Trennverfahren
    • hohe Schneidgeschwindigkeiten
    • Nachteile:
    • Werkzeugherstellung für kleine Serien zu aufwendig
    • Werkzeuge geben Schnittformen vor
    • durch Umformungen bedingte Erscheinungen (z.B. Ziehriefen) sind unvermeidlich
  35. Nenne Vor- und Nachteile des Fräsens!
    • Vorteile:
    • Ausgereifte Technik
    • Werkzeugvielfalt
    • Vollautomatische Maschinen
    • Nachteile:
    • Werkzeugverschleiß
    • Kühlung und Schmierung erforderlich
    • Kontrollmessungen nötig (um z.B. Verschleiß zu kompensieren)
  36. Nenne Vor- und Nachteile des Sägens!
    • Vorteile:
    • geringe Anschaffungskosten
    • Nachteile:
    • Werkzeugverschleiß
    • Kühlung und Schmierung notwendig
    • vorwiegend lineare Schnitte möglich
    • niedrige Schneidgeschwindigkeiten
  37. Was funktioniert das Plasmaschneiden?
    • thermisches Verfahren
    • Werkstoff mittels Plasmaschneider auf Schmelz- und Zündtemperatur erhitzt und anschließend durch Schneidgas aus Fuge getrieben und verbrannt
    • Plasmalichtbogen von Stromquelle mit Energie versorgt
  38. Nenne Vor- und Nachteile des Plasmaschneidens!
    • Vorteile:
    • hohe Schneidgeschwindigkeiten
    • niedriger Wärmeeintrag (Unterwasser-Plasmaschneiden)
    • Werkstücke nahezu nachbearbeitungsfrei
    • Nachteile:
    • nur elektrisch leitende Materialien
    • breitere Schnittfuge als Laser
    • Schnittqualität bei kleinerer Dicke dem Laser unterlegen
  39. Wie lautet das Prinzip des Drahterodierens?
    • Draht positiv, Werkstück negativ gepolt => für Abtrag erforderliche Elektromigration vom Werkstück weg
    • Werkstücke in flüssigem Dielektrikum geschnitten (permanente Spülung)
  40. Nenne Vor- und Nachteile des Drahterodierens!
    • Vorteile:
    • auch bei extremgroßen Schnittdicken kleine Schnittbreiten
    • Bearbeitung aller leitfähigen Materialien unabhängig von Härte
    • Nachteile:
    • für höhere Geschwindigkeiten mehrmaliges Nachschneiden erforderlich
    • nur bei leitenden Materialien
    • Rostansatz und Lochfraß bei längeren Verweilzeiten im Becken
  41. Wie funktioniert das Prizip des Brennschneidens?
    • Erhitzen der Werkstückoberfläche auf Zündtemperatur durch Heizflamme
    • Verbrennung des Werkstoffen unter Sauerstoffzufuhr
    • keine weitere Energiezufuhr notwendig, da restlicher Prozess exotherm
  42. Nenne Vor- und Nachteile des Brennschneidens!
    • Vorteile:
    • geringe Investitions- und Verschleißkosten
    • wirtschaftliches Verfahren bei geringen Anforderungen an die Schnittkanten
    • Nachteile:
    • hoher Wärmeeintrag
    • geringe Schneidgeschwindigkeit
    • Nacharbeitung notwendig (Oxidation, Bartbildung)
    • Vielzahl an Oberflächenfehlern z.B. Rillenbildung
  43. Nenne das Prinzip des Wasserstrahlschneidens!
    • Abrasivschneiden mit Hochdruckwasserstrahl bis 4000 bar
    • Strahlvernichter zum Abbau der Restenergie
  44. Nenne Vor- und Nachteile des Wasserstrahlschneidens!
    • Vorteile:
    • kaltes Trennverfahren
    • kein Werkzeugverschleiß
    • Nachteile:
    • sehr langsame Schneidgeschwindigkeit
    • direkter Wasserkontakt
    • Schalldruck bis 130 bar
    • Schnittgüte sinkt mit steigender Schnittgeschwindigkeit

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