Lasertechnik für die Fertigung: Grundlagen, Perspektiven und by Reinhart Poprawe

By Reinhart Poprawe

Es gibt viele B?cher ?ber Lasertechnik. Schwerpunktm??ig behandeln sie die Physik des Lasers und haben zum Ziel, Grundlagen zu vermitteln und Theorien zur Beschreibung von Entstehung und Ausbreitung von Laserstrahlung zu dokumentieren. Das vorliegende Buch bezieht sich auf die Anwendung von Lasertechnik. Auch dies ist ein sehr breites Thema, das nicht ersch?pfend in einem Werk zusammengefasst sein kann. Aus diesem Grund wird hier der Fokus auf Anwendungen in der Fertigungstechnik gelegt. Dies betrifft insbesondere Bearbeitungsverfahren, wie sie in der heutigen Produktionstechnik eingesetzt werden k?nnen. Das Buch ist in zwei Teile gegliedert. F?r den interessierten Fachmann, der ingenieurswissenschaftlich oder physikalisch vorgebildet ist, sind die wesentlichen Ph?nomene, die bei der Werkstoffbearbeitung mit Laserstrahlung auftreten, formelm??ig quantifiziert und in entsprechenden Modellen beschrieben. Diese Grundlagen erm?glichen eine systematische Einordnung der unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren und stellen immer wieder die M?glichkeit dar, die verschiedenen Anwendungen auf eine einheitliche wissenschaftliche foundation abzubilden. Von praxisbezogener Bedeutung sind die dann in den verschiedenen Kapiteln zu Bearbeitungsverfahren beschriebenen Prozesse, die auf leicht verst?ndlichem Niveau die Grundprinzipien und wesentlichen quantitativen Zusammenh?nge von Prozessparametern erl?utern. Jeweils angef?hrt sind zahlreiche Beispiele, die die Phantasie des Lesers anregen und zu neuen Anwendungsideen verhelfen sollen. Das Alleinstellungsmerkmal dieses Buches ist daher die Dokumentation einer Vielzahl von Anwendungsm?glichkeiten und Perspektiven der Lasertechnik in der Fertigung in direkter Abbildung auf systematisch aufgezeigte physikalische und technische Grundlagen. Auf diese Weise soll ein individueller Tiefgang des Lesers im Prozessverst?ndnis f?r die jeweils interessierende Anwendung erm?glicht werden.

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84) me K(T ) νm (T ) ist inAbb. 16]. Dabei ist nur derAnteil der ElektronPhonon Stöße berücksichtigt, der Anteil der Stöße zwischen Elektronen und Störstellen ist in Abb. 7 nicht enthalten. h. Stöße von Elektronen müssen zum thermischen wie auch zum elektrischen Widerstand gleichermaßen beitragen. Diese Voraussetzung ist bei hohen Temperaturen in der Regel erfüllt. Für ein gegebenes Material hängen Absorptionsindex κ und Brechungsindex n nur von der Elektronenstoßfrequenz νm und der eingestrahlten Wellenlänge bzw.

2]. 3) nimmt mit steigender Temperatur zu (c verschwindet bei 0 K), während die mittlere freie Weglänge mit der Temperatur abnimmt. 80). 9) besagt, sondern variiert von Metall zu Metall. Die Variation ist allerdings relativ klein. Die thermophysikalischen Koeffizienten sind Funktionen der Temperatur sowie der Struktur und Phase der Werkstoffe. B. im allgemeinen in der schmelzflüssigen Phase deutlich geringer als in der festen Phase. Ein weiteres Problem das auftaucht, wenn bei der Lösung des Wärmeleitungsproblems Phasenumwandlungen auftreten ist, dass die Energiedichte nicht eindeutig von der Temperatur abhängt.

4 19 Randbedingungen Die Randbedingungen lassen sich auch durch Skalenargumente klassifizieren. Die entscheidenden Skalen sind die Wellenlänge der Laserstrahlung und die Prozessgase der Oberfläche. Die Punkte 1 und 3 lassen sich nicht immer Trennen. B. bei der Oberflächenbehandlung (‚Cladding‘) wechselwirkt der Laserstrahl mit einem Metallpulver. Liegt der Radius der Pulverpartikel im Bereich der Wellenlänge der Laserstrahlung, so können für die Absorption andere Mechanismen verantwortlich sein. Im folgenden wird die Dielektrizitätskonstante von Nichtleitern, Plasmen und Metallen diskutiert.

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