Laser Groche VL 2.txt

Card Set Information

Author:
greengremlin
ID:
300280
Filename:
Laser Groche VL 2.txt
Updated:
2015-04-08 16:04:48
Tags:

Folders:
-
Description:
-
Show Answers:

Home > Flashcards > Print Preview

The flashcards below were created by user greengremlin on FreezingBlue Flashcards. What would you like to do?


  1. Wie sieht ein Laserbearbeitungskopf aus (Skizze + Beschriftung)?
  2. Welche Aufgaben hat der Laserbearbeitungskopf?
    • Fokussierung der Laserstrahlung auf das Werkstück durch eine über der Schneiddüse angeordnete Linsen- oder Spiegeloptik
    • Zufuhr des Schneidgases koaxial zum Laserstrahl an die Bearbeitungsstelle zum Austrieb des geschmolzenen bzw. verdampften Werkstoffes aus der Schnittfuge
  3. Wie groß ist der Abstand zwischen Düsenaustritt und Werkstück i.d.R. zu wählen und warum?
    • klein 0.5mm - 1mm
    • um einen guten Werkstoffaustrieb aus der Schnittfuge zu gewährleisten
  4. Welche Laserstrahlschneidarten unterscheidet man und welches Kriterium dient zur Unterscheidung?
    • Nach Zustand des Fugenwerkstoffs nach Prozess
    • Dampf: Laserstrahlsublimierschneiden
    • Flüssigkeit: Laserstrahlschmelzschneiden
    • Oxidationsprodukt: Laserstrahlbrennschneiden
    • meist Vermischung dieser
  5. Was für Vorgänge gibt es beim Laserstrahlsublimierschneiden?
    Welche Werkstoffe? Was ist beim jeweiligen Werkstoff zu beachten?
    • Werkstoff im Bereich der Schnittfuge verdampft und entweicht mit hoher Geschwindigkeit
    • Holz, Papier, Keramik und Kunststoffe, die keinen ausgeprägten schmelzflüssigen Zustandbesitzen: unter Schutzgasatmosphäre damit keine Oxidation (Verbrennen)
    • Metalle: Laserstrahlintensitäten so hoch und die Einwirkzeiten so kurz zu wählen, dass das Schmelzvolumen minimal ist
  6. Nenne Vor- und Nachteile des Laserstrahlsublimierschneidens!
    • Vorteile:
    • alleinfalls kleine Schmelzfilmdicken => glatte Schnittkanten
    • kleine Wärmeeinflusszone (WEZ), geringe Wärmebelastung => venachlässigbare thermomechanische Wirkung
    • keine Oxidation der Schnittkante => Weiterbearbeitung ohne Nachbehandlung
    • insesondere bei Werkstoffen ohne ausgeprägten Schmelzpunkt
    • Nachteile:
    • hohe Intensitäten erforderlich => leistungsstarker Laser mit hoher Strahlqualität
    • Materialdicke darf Laserstrahldurchmesser nicht wesentlich überschreiten, da Materialdampf sonst an Schnittwand kondensiert und Fuge zusetzt (nur bei Werkstoffen mit flüssiger Phase)
  7. Was für Vorgänge laufen beim Laserstrahlschmelzschneiden ab?
    • Werkstoff durch den Laserstrahl im Bereich der Schnittfuge in den schmelzförmigen Zustand überführt und die Schmelze mit einem Gasstrahl ausgetrieben
    • Material muss nicht verdampft werden => höhere Schnittgeschwindigkeiten als beim Sublimierschneiden
  8. Welche Schutzgase werden beim Laserstrahlschmelzschneiden verwendet?
    inerte Gase wie Stickstoff oder Argon
  9. Nenne Vor- und Nachteile des Laserstrahlschmelzschneidens!
    Welche Stoffe möglich?
    • Vorteile:
    • geringer Energiebedarf zum Aufschmelzen des Werkstoffs
    • keine Oxidation der Schnittkanten
    • Trennen unterschiedlicher Materialien möglich (Gläser, Kunststoffe, Metalle)
    • Nachteile:
    • genaue Anpassung der Schneidgasparameter
    • komplexere Verfahrensführung durch die erforderliche Hochdruck-Schneidgasströmung
    • chrakteristische Riefen und Bartbildung an Ausgangsseite durch Schmelzströmung
    • hoher Schneidgasverbrauch
  10. Welche Laser werden vorwiegend zum Laserstrahlschmelzschneiden verwendet?
    CO2-Laser und Nd:YAG- Laser im cw- und Pulsbetrieb
  11. Wodurch ist die Dicke des Schmelzfilms beim Laserstrahlschmelzschneiden limitiert?
    durch die Wärmeleitung in das Werkstück und die Begrenzung der Oberflächentemperatur auf die Verdampfungstemperatur
  12. Warum kann beim Laserstrahlschmelzschneiden eine bestimmte Schnittgeschwindigkeit nicht überschritten werden?
    Mit zunehmender Schneidgeschwindigkeit muss ein wachsender Massenstrom durch einen in seiner Dicke begrenzten Schmelzfilm ausgetrieben werden
  13. Wodurch steigt bzw. sinkt der Schneidwinkel beim Laserstrahlschmelzschneiden?
    Der Neigungswinkel der Schneidfront sinkt mit der Schneidgeschwindigkeit und steigt mit der Laserstrahlintensität
  14. Was ist bzgl. der Laserstrahlschneidbarkeit von Aluminium zu sagen?
    • Reinaluminium ist schwierig zu schneiden, da Reflexion des Laserstrahls sehr hoch
    • Absorptionsgrad liegt bei CO2-Lasern nur bei 1-2%, bei Nd:YAG-Lasern bei ca. 7%
    • Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität sind relativ groß
    • Je höher die Legierungsanteile im Aluminium, desto besser die Schneidbarkeit des Werkstoffes
  15. Erkläre die Vorgänge beim Laserstrahlbrennschneiden!
    • Analog zum Schmelzschneiden wird beim Brennschneiden das Werkstück im Bereich der Schnittfuge erhitzt und die Schmelze mit einem Gasstrahl ausgetrieben
    • Durch die exotherme Reaktion des Sauerstoffs mit aufgeschmolzenem Metall erfolgt eine zusätzliche Energiezufuhr in den Wechselwirkungsbereich
  16. Nenne Vor- und Nachteile des Laserstrahlbrennschneidens!
    • Vorteile:
    • größere Schneidgeschwindigkeiten (2- 6 mal größer als beim Schmelzschneiden)
    • geringerer Gasdruck
    • Nachteile:
    • Oxidation der Schnittkanten
    • Gefahr des Materialabbrandes
  17. Wodurch kann der Materialabbrand beim Laserstrahlbrennschneiden verhindert werden?
    • geeignete Prozessführung:
    • Pulsbetrieb
    • Reduzierung des Schneidgasdruckes
  18. Wozu wird das Laserstrahlbrennschneiden hauptsächlich eingesetzt?
    fast ausschließlich zum Trennen von Metallen, vor allem unlegierten und niedriglegierten Stählen, eingesetzt
  19. Welche Energieverluste gibt es beim Laserstrahlbrennschneiden?
    • benötigte Energie wird über Laserstrahlung und exotherme Reaktion des Werkstoffs mit dem Prozessgas (Reaktionsenergie) zugeführt
    • Verlsute infolge der Reflexion der Laserstrahlung am Werkstück und durch Wärmeleitung in das umliegende Material
  20. Wie läuft die Oxidation von bsplsw. Eisen beim Laserstrahlbrennschneiden ab (grob)?
    • stufenweise Oxidation des Eisens unter Bildung mehrerer Zwischenprodukte
    • Jede diese Reaktionen ist exotherm und gibt Wärme ab
  21. Wodurch kommt die Instabilität des Schneidprozesses beim Laserstrahlbrennschneiden zustande?
    • Schwankung der Temperatur
    • Dicke der Oxidschicht wächst => höherer Widerstand gegen Oxidation => Abbremsen des Schneidprozesses => Sinken der Temperatur
    • Sobald bestimmte Dicke der Oxidschicht erreicht, fällt diese ab und Temperatur steigt wieder an
  22. Welche Vorteile bietet das Laserstrahlschneiden gegenüber den konventionellen Schneidverfahren?
    • hohe Prozessgeschwindigkeiten
    • geringe Wärmebelastung, verzug- und spannungsfreies Trennen
    • hoheRechtwinkligkeit und Ebenheit mit geringer Riefigkeit
    • bei Verwendung von Schneidgas keine Oxidation
    • Nachbearbeitung nur bei hohen Anforderungen notwendig
  23. Nenne die 5 Hauptgruppen der Parameter, die den Laserstrahlschneidprozess maßgeblich beeinflussen!
    • Laserstrahlparameter
    • Schneidgas
    • Werkstück
    • Handhabung
    • Optik
  24. Nenne einige Laserstrahlparameter (6)!
    • Wellenlänge
    • Intensitätsverteilung
    • Strahlqualität
    • Strahldurchmesser
    • Polarisation
    • Leistung (cw, gepulst)
  25. Nenne Schneidgasparameter (4)!
    • Gasart
    • Gasdruck
    • Düsenform
    • Düsenabstand
  26. Nenne Werkstückparameter (3)!
    • Material
    • Dicke
    • Oberflächenzustand
  27. Nenne Handhabungsparameter (2)!
    • Schneidgeschwindigkeit
    • Kopforientierung
  28. Nenne Optikparameter (3)!
    • Brennweite
    • Fokuslage
    • Abbildungseigenschaften
  29. Wie sollte ein Laserstrahl für Schneidaufgaben polarisiert sein und warum?
    • zirkular, damit die Absorption in jeder Bewegungsrichtung des Bearbeitungskopfes gleich ist
    • Eine lineare oder elliptische Polarisation führt zu Kantenfehlern und Fehlern in der Rechtwinkeligkeit des Schnittspalts
  30. Nenne Anwendungsmöglichkeiten zur Laserbearbeitung mittels Roboterapplikation!
    • bei hohen Flexibilitätsanforderungen
    • 3D-Bearbeitungsraum
    • Schweiß- und Schneidapplikationen
  31. Was wird beim Einsatz einer Roboterapplikation benötigt (Komponenten)?
    • Festkörperlaser
    • Strahlführung mittels Lcihtleitkabel
    • Mitführen von Peripherieelementen => Schutzgasversorgung, Crossjet, Optikkomponenten
  32. In welchen Fällen wird Laserbearbeitung mittels Scanneroptik genutzt?
    • 3D-Applikationen
    • kurze Schweißnähte (Steppnähte, Punktschweißen)
    • schwierigere Zugänglichkeit
    • hohe geforderte Flexibilität
    • Robotereinsatz möglich
  33. Wann werden Portalsysteme bei der Laserbearbeitung genutzt?
    • CO2-Laser mit Verwendung von Strahlführungssystemen
    • große Baudimensionen
    • hohe Genauigkeit
    • Verwendung auch als Rohr- oder Profilschweißanlagen
  34. Welche Arten der Polarisation gibt es un welchem Bauteil im Laser kommt Aufgabe zu die Polarisation vorzugeben?
    • Linear
    • Zirkular
    • Resonator gibt Polarisation vor
  35. Was ist die Polarisation des Lichtes?
    • Polarisationsrichtung gibt Richtung des elektrischen Feldvektors E relativ zu vorgegebener Achse an
    • Natürliches Licht ist „unpolarisiert",das bedeutet, dass alle Richtungen des elektrischen Feldvektors mit gleicher statistischer Wahrscheinlichkeit vorliegen
    • Laserstrahlung in der Regel linear polarisiert, das heißt der elektrische Feldvektor hat eine feste, definierte Richtung
  36. Was hängt von der Polarisationrichtung ab, wenn man die Wechselwirkung mit Materie betrachtet?
    Bei Reflexion bzw. Brechung linear polarisierter Strahlung an einer Grenzfläche hängen Reflexions- und Transmissionsgrad von der Polarisationsrichtung der Strahlung ab
  37. Was ist der Brewster-Winkel?
    Gibt den Winkel an, bei dem von einfallendem, unpolarisiertem Licht nur die senkrecht zur Einfallsebene (d. h. parallel zur Grenzfläche) polarisierten Anteile reflektiert werden. Das reflektierte Licht ist dann linear polarisiert.
  38. Trage für diese Anordnung die maximal mögliche Schnittgeschwindigkeit über auf!
    Was folgt für ein Schluss im Hinblick auf die 3D-Bearbeitung?
    • Bei 3D-Bearbeitung zirkular polarisiertes Licht, damit Schnittqualität unter jedem Winkel gleich bleibt!
  39. Mit welchen Effekten kann man Licht linear polarisieren?
    Welche Bauteile setzen diese Effekte um?
    • dichroitisches Filtern
    • Doppelbrechung
    • Reflexion
    • Bauteile:
    • Dichroitischer Polarisationsfilter
    • Polarisationsprisma
    • Brewsterplatten, Dünnschichtpolarisatoren
    • λ/4- und λ/2-Plättchen
  40. Was bedeutet Dichroismus?
    Licht einer Polarisationsrichtung wird selektiv absorbiert
  41. Was sind Brewsterplatten?
    • Platte aus Glas wirkt polarisierend, wenn sie schräg in Lichtstrahl gestellt wird
    • Beim Reflexionsgrad der Plattenoberflächen wird nach senkrechter (s) und paralleler (p) Polarisation unterschieden. Ist Einfallswinkel gleich Brewsterwinkel, wird die p-Komponente überhaupt nicht reflektiert, so dass reflektierte Strahlung vollständig s-polarisiert ist
    • Brewsterplatte ist Polarisator mit geringem Wirkungsgrad (da s-Reflexionsgrad deutlich kleiner 100% ist)
  42. Was sind λ/4- und λ/2-Plättchen?
    • λ/4-Plättchen:
    • erzeugt zirkular polarisiertes Licht
    • weisen Kristallachse in der Schichtebene auf => Richtung der linearen Polarisation der eingestrahlten Wellen muss unter 45° zu dieser Vorzugsrichtung stehen
    • volle Wirkung kann nur für eine Wellenlänge erreicht werden
    • λ/2-Plättchen:
    • Zur Drehung der linearen Polarisation
    • Durch Rotation des Plättchens kann die Richtung der Polarisation kontinuierlich verändert werden
  43. Welche Fügeverindungen werden hinsichtlich der Geometrie der Fügefläche unterschieden?
    • punktförmige
    • flächige
    • linienförmige
  44. Welche Schweißverfahren werden unterschieden?
    • Schmelzschweißverfahren
    • Pressschweißverfahren
  45. Wie unterteilt sich das Schmelzschweißen weiter (5)?
    • Widerstandsschmelzschweißen
    • Elektronenstrahlschweißen
    • Lichtbogenschweißen
    • Gasschmelzschweißen
    • Laserstrahlschweißen
  46. Nenne die zwei wichtigsten Pressschweißverfahren!
    • Widerstandpressschweißen
    • Reibschweißen
  47. Wie lautet das Prinzip des Elektronenstrahlschweißens?
    Nenne auch Wirkungsgrad und Leistungsmaximum!
    • Elektronen im Hochvakuum durch Hochspannung beschleunigt
    • Strahlbildung durch Triodensystem (Kathode, Steuerelektrode, Anode)
    • Elektronen 2/3 Lichtgeschwindigkeit, bis 30kW Leistung
    • kinetische Energie der Elektronen beim Aufprall in Wärme gewandelt
    • bis 70% Wirkungsgrad
  48. Nenne Vor (4)- und Nachteile (2) des Elektronenstrahlschweißens!
    • Vorteile:
    • Verbinden unterschiedlicher Metalle
    • Hohe Schweißgeschwindigkeiten
    • extrem tiefe, schmale, parallele Nähte
    • geringer Wärmeeintrag
    • Nachteile:
    • Arbeitsfeld im Vakuum (sonst hohe Verluste)
    • genaue Vorbereitung der Schweißfuge
  49. Was wird durch das Vakuum beim Elektronenstrahlschweißen ermöglicht?
    Schweißen hochreaktiver Werkstoffe
  50. Wie lautet das Prinzip des Plasmaschweißens?
    • Ionisierung von Plasmagasen (Argon) durch Hochfrequenzimpulse
    • Hilfslichbogen (Pilotbogen) zwischen negativ gepolter Wolframelektrode und als Düse ausgebildeter Anode
    • Plasmastrahl von Schutzgas umgeben, keine Oxidation
  51. Beschreibe eine Prinzipskizze des Plasmaschweißens!
  52. Nenne Vor- (4) und Nachteile (2) des Plasmaschweißens!
    • Vorteile:
    • feinste Nahtoptik
    • Zusatzwerkstoffe nicht zwingend erforderlich
    • hohe Schweißgeschwindigkeiten
    • geringer Wärmeeintrag
    • Nachteile:
    • 2 Schutzgase nötig (Argon + Wasserstoff)
    • keine Spaltüberbrückbarkeit
  53. Nenne zum Plasmaschweißen geeignete Werkstoffe!
    • Chrom-Nickel-Werkstoffe
    • beschichtete und unbeschichtete Stähle
    • Titan
    • Nickel-Basis-Werkstoffe
  54. Wie lautet das Prinzip des Wolfram-Inertgas-Schweißens?
    Lichtbogenschweißen mit nicht verzehrender Elektrode unter Schutzgas mit entkoppelten Schweißzusatz
  55. Nenne Vor- (4) und Nachteile (1) des Wolfram-Inertgas-Schweißens!
    • Vorteile:
    • sehr guter Schweißnahtschutz vor Sauerstoff
    • saubere Schweißnaht
    • kleine Wärmeeintragszone
    • wenig Spritzer
    • Nachteile:
    • geringe Schweißgeschwindigkeit
  56. Nenne für WIG-Schweißen geeignete Werkstoffe!
    • Stahl
    • NE-Metalle
  57. Wie lautet das Prinzip des Lichtbogenhandschweißens?
    • Aufspannen eines Lichtbogens zw. Werkstück und Schweißelektrode
    • hohe Temperatur des Lichtbogens bewirkt Aufschmelzen des Werkstoffs
    • verzehrende Elektrode mit Ummantelung dient als Schweißzusatz und Oxidationsschutz
  58. Nenne Vor- (4) und Nachteile (1) des Lcihtbogenhandschweißens!
    • Vorteile:
    • überall einsetzbar
    • niedrige Anschaffungskosten
    • leichte Handhabung
    • Schlacke als Schweißnahtschutz
    • Nachteile:Entfernung von Schlackespritzern
  59. Nenne fürs Lichbogenhandschweißen geeignete Werkstoffe!
    • unlegierte Stähle
    • Stahlguss
    • Gusseisen
  60. Beschreibe eine Prinzipskizze des Lichbogenhandschweißens!
  61. Wie lautet das Prinzip des Autogenschweißens?
    • Metall durch Verbrennungsgase erhitzt
    • Gasflamme schirmt Schweißbad gegenüber Umgebung ab (keine Oxidation)
    • häufig Schweißdraht als Zusatzstoff verwendet
  62. Nenne Vor- (3) und Nachteile (3) des Autogenschweißens!
    • Vorteile:
    • hochfest und dichte Verbindungen
    • keine allzu aufwendige Nahtvorbereitung
    • keine teure, störanfällige Technik
    • Nachteile:
    • breite Wärmeeinflusszone, hoher Verzug
    • relativ langsam
    • geringe Abschmelzleistung
  63. Welche Werkstoffe sind Autogenschweißbar?
    • unlegierte Stähle
    • niedriglegierte Stähle
    • Gusseisen
    • Nichteisenmetalle
  64. Beschreibe eine Prinzipskizze des Autogenschweißens!
  65. Beschreibe das Prinzip des Widerstandspressscheißens!
    • Energie durch Stromfluss über elektrischen Widerstand der Schweißzone
    • Punktschweißen, Rollennahtschweißen, Abbrennstumpfschweißen
  66. Nenne Vor- (4) und Nachteile (2) des Widerstandpressschweißens!
    • Vorteile:
    • kostengünstig, kleine Fügezeiten
    • eist kein Schweißzusatz
    • geringe Wärmeeinbringung und Verzug
    • Schweißroboter können günstig genutzt werden
    • Nachteile:
    • hohe Oberflächengüte der Werkstücke nötig
    • Stoßartige Strombelastung ungünstig für benachbarte Maschinen
  67. Nenne fürs Widerstandspressschweißen geeignete Werkstoffe!
    • legierte und unlegierte Stähle
    • Messing
    • Eignung des Werkstoffs abhängig von Schweißfaktor S
  68. Beschreibe eine Prinzipskizze des Widerstandspressschweißens!
  69. Wie lautet das Prinzip des Reibschweißens?
    • beide Werkstücke fest eingespannt
    • eins in Rotation versetzt und ans andere gepresst
    • drehendes Werkstücke wird abgebremst und Anpressdruck erhöht, womit Reibschweißverbindung hergestellt wird
  70. Nenne Vor- (3) und Nachteile (3) des Reibschweißens!
    • Vorteile:
    • kurze Schweißzeit
    • verzugsarm durch symmetrische Eigenspannungen
    • hohe Dauerschwingfestigkeit
    • Nachteile:
    • Durchmesser und Länge der Bauteile durch Maschinengröße begrenzt
    • nur- quasi rotationssymmetrische Fügequerschnitte möglich
    • hohe Maschinenanschafungskosten
  71. Beschreibe eine Prinzipskizze des Reibschweißens!
  72. Definiere Fügen!
    Fügen ist das auf Dauer angelegte Verbinden von Werkstück geometrisch bestimmter Form mit formlosen Stoff
  73. Welche Fügeverfahren sind mit einem Laser umsetzbar?
    Definiere je!
    • Schweißen:
    • Vereinigen von Werkstoffen in der Schweißzone unter Anwendung von Wärme und/oder Kraft mit und ohne Schweißzusatz
    • Löten:
    • thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen und Beschichten von Werkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes (Schmelzlöten) oder Diffusion an den Grenzflächen (Diffusionslöten) entsteht. Schmelztemperatur des Grundwerkstoffes nicht erreicht
  74. Nenne Einflussfaktoren auf die Laserschweißeignung von Werkstoffen!
    • chemische Zusammensetzung
    • metallurgische Eigenschaften
    • physikalische Eigenschaften
  75. Welche prinzipiellen Zusammenhänge gelten für die Laserschweißeignung von Stahl?
    • hoher C-Gehalt: Aufhärtung, interkristalline Kristalle können auftreten ab C>0.2%
    • hoher (S,P,Pb)-Gehalt: niedrig schmelzende Phasen (Eutektika) können an den Korngrenzen aufteten => nicht schweißbar (Heißrisse, Poren)
  76. Nenne nicht laserschweißgeeignete Stähle (4)!
    Nenne auch jeweils den Grund!
    • Werkzeugstähle (zu hoher C-Gehalt)
    • Automatenstähle (Zu hoher Gehalt an S,P,Pb)
    • martensitische nichtrostende Stähle (Rissbildung in Naht)

What would you like to do?

Home > Flashcards > Print Preview