Laserstrahlhärten mit angepaßten Strahlformungssystemen

پرتو لیزر به‌عنوان یک منبع حرارتی دقیق و به‌راحتی قابل هدایت، مزایای اساسی در پالایش لایه‌های سطحی در مقایسه با فرآیندهای رقیب دارد. کاهش هزینه ها هدف اولیه به منظور افزایش سودآوری پردازش لیزر است. افزایش کارایی فرآیند، انعطاف پذیری و کیفیت پردازش به عنوان عوامل مقرون به صرفه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای این منظور، کار حاضر رویکرد انطباق توزیع شدت پرتو لیزر با هندسه مولفه را با کمک سیستم‌های شکل‌دهی پرتو مناسب دنبال می‌کند. نقطه شروع کار آزمایشی بررسی سیستم های مختلف شکل دهی تیر است. سیستم‌های نوری ارائه شده‌اند که توزیع شدت مشخصه آن‌ها راندمان فرآیند را در مقایسه با اپتیک‌های معمولی بهبود می‌بخشد. استفاده از سیستم های شکل دهی پرتوی سازگار و متغیر نوید افزایش انعطاف پذیری در سخت شدن پرتو لیزر را می دهد. یک اپتیک پردازش غوطه‌ور جدید توسعه‌یافته برای سخت‌کردن مناطق صعب العبور ارائه شده است. در این زمینه، کنترل فرآیند و ادغام سخت شدن پرتو لیزر در ماشین‌ابزارهای معمولی نیز در نظر گرفته می‌شود. یک مدل عددی نیز ارائه شده است که امکان شبیه سازی فرآیندهای متالورژیکی درگیر در سخت شدن پرتو لیزر را فراهم می کند. با استفاده از مثال هندسه اجزای واقعی، نشان داده می‌شود که چگونه توزیع سختی محلی پس از پردازش لیزری با در نظر گرفتن توزیع‌های شدت خاصی تعیین می‌شود. بنابراین می توان تأثیر شکل تیر بر نتیجه سخت شدن را ارزیابی کرد و یک سیستم شکل دهی تیر مناسب را برای کار پردازش فعلی انتخاب کرد. از محتوا سخت شدن پرتو لیزر - سیستم های تابش تعیین شده و متغیر - افزایش راندمان از طریق شکل دهی پرتو سازگار - ترکیب پرتوهایso

Der Laserstrahl als präzise, leicht lenkbare Wärmequelle bietet bei der Randschichtveredelung prinzipielle Vorteile im Vergleich zu konkurrierenden Verfahren. Die Reduktion der Kosten ist primäres Ziel, um die Wirtschaftlichkeit einer Laserbearbeitung zu erhöhen. Dabei kommt der Steigerung der Prozeßeffizienz, der Flexiblilität und der Bearbeitungsqualität als kostenwirksamen Faktoren eine besondere Bedeutung zu. Die vorliegende Arbeit verfolgt zu diesem Zweck den Ansatz, die Intensitätsverteilung des Laserstrahls mit Hilfe geeigneter Strahlformungssysteme an die Bauteilgeometrie anzupassen. Ausgangspunkt der experimentellen Arbeiten bildet die Untersuchung unterschiedlicher Strahlformungssysteme. Es werden dabei optische Systeme vorgestellt, deren charakteristische Intensitätsverteilung eine deutlich verbesserte Prozeßeffizienz gegenüber herkömmlichen Optiken ermöglicht. Der Einsatz angepaßter und variabler Strahlformungssysteme verspricht eine erhöhte Flexibilität beim Laserstrahlhärten. Zum Härten schwer zugänglicher Stellen wird eine neu entwickelte eintauchende Bearbeitungsoptik präsentiert. In diesem Zusammenhang werden auch die Prozeßkontrolle und die Integration des Laserstrahlhärtens in konventionelle Werkzeugmaschinen näher betrachtet. Ebenso wird ein numerisches Modell vorgestellt, das es gestattet, die metallkundlichen Vorgänge beim Laserstrahlhärten zu simulieren. Am Beispiel realer Bauteilgeometrien wird demonstriert, wie unter Berücksichtigung bestimmter Intensitätsverteilungen die lokale Härteverteilung nach einer Laserbearbeitung ermittelt wird. Der Einfluß der Strahlform auf das Härteergebnis kann somit beurteilt und ein geeignetes Strahlformungssystem für die aktuelle Bearbeitungsaufgabe ausgewählt werden. Aus dem Inhalt Laserstrahlhärten - determinierte und variable Strahlungssysteme - Effizienzsteigerung durch angepaßte Strahlformung - Strahlkom-binationso