Technologische Untersuchungen zum Laserauftrag- und Verbindungsschweißen mit Dünndrahtzufuhr

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Prototypen eines Dünndrahtför-derers, der zum Laserschweißen mit Draht als Zusatzmaterial eingesetzt werden soll. Der Drahtförderer ist in der Lage besonders kleine Drähte im Durchmesserbereich von 0,2 bis 0,5 mm zu fördern. Es sollen Untersuchungendurchgeführt werden, wobei die Schwerpunkte auf dem Laserauftrag- und Verbindungsschweißen liegen. Dabei sollen Musterteile bearbeitet werden und Parameter und Einstellungen gefunden werden, welche optimale Bearbeitungsergebnisse liefern. Der Drahtförderer hat drei mechanisch bewegliche Achsen. Diese ermöglichen es, dass eine eingesetzte Bildverarbeitung korrigierend in den Schweißprozess eingreift. Zusätzlich kann die Bildverarbeitung automatisch ein Einrichten der Bearbeitungsmaschine samt Drahtförderer im Vorfeld der Schweißung bewirken. Es wird beabsichtigt Regel- und Steuerstrategien aufzustellen, welche zur Erkennung und Korrektur von Fehlern dienen. Es sollen Fehler in der Positionierung als auch in der Geometrie der zu bearbei-tenden Teile betrachtet werden

Mikrostrukturierung von Stahl mit Piko- und Femtosekundenlaserpulsen

In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen präsentiert, die sich mit der flächigen Strukturierung von Stahl beschäftigen. Es kamen dabei Laserpulse im Femto- bzw. Pikosekundenbereich zum Einsatz. Untersucht werden sollte, inwieweit sich die Dauer des Laserpulses auf das Abtragsergebnis auswirkt. Es sollte eine Verbindung zwischen den unterschiedlichen Wechselwirkungsmechanismen der ultrakurzen Laserpulse mit dem Metall und dem erzeugten Strukturierungsergebnis gezogen werden. Es zeigte sich, dass mit kürzeren Laserpulsen mehr Material ablatiert werden konnte als mit längeren Laserpulsen. Dies liegt in der höheren Eindringtiefe von energiereichen Elektronen begründet, die bei kürzeren Laserpulsen aufgrund der höheren Anregungsdichte vorliegt. Es werden in dieser Arbeit erste Modellvorstellungen zur Energieausbreitung im Metall präsentiert, die auf der Bewegung von hochenergetischen Elektronen beruhen. Bei den Untersuchungen zeigte sich ebenfalls, dass die mittlere Rauigkeit des Strukturbodens beim Einsatz kürzerer Laserpulse geringer war als bei Verwendung längeren Laserpulsen. Es konnten weiterhin Effekte festgestellt werden, die sich insbesondere bei der Strukturierung mit einer hohen Anzahl von Laserpulsen einstellen. Hierbei wäre der Effekt der Inkubation zu nennen, sowie die Plasmaabschirmung des Laserpulsesund die Wärmeakkumulation im Werkstück

Qualitätsoptimierter Hochrateabtrag von Werkzeugstahl und Hartmetall mittels ultrakurzer Laserpulse im Burstbetrieb

In Zusammenarbeit mit dem Laserinstitut Hochschule Mittweida und gefördert im InnoTeam Programm der Sächsischen Aufbaubank wurde der Einfluss der Pulsdauer und des Burstmodus auf die Effizienz und Oberflächenqualität bei der Gravur von Werkzeugmaterialien mittels ultrakurzer Laserpulse erforscht und optimale Bearbeitungsregime gefunden. Die Kombination geeigneter Gravur- und Glättungsparameter sowie die Verwendung des Burstmodus im optimalen Fluenzbereich ermöglicht einen hochproduktiven Materialabtrag bei minimaler Anlagerung von Debris und minimaler Rauheit des Gravurbodens. Ebenfalls wurden Untersuchungen zu den bei der Ultrakurzpulslaserbearbeitung emittierten Röntgenstrahlung durchgeführt. Daraus resultiert eine gesteigerte Verantwortung für die Betreiber von Laseranlagen mit Ultrakurzpulslaser und den Lasermaschinenbau

Untersuchungen zur Bestrahlung von Goldschichten mit Doppelpulsen von ultrakurz gepulster Laserstrahlung

Die Bestrahlung einer dünnen Goldschicht (Schichtdicke = 150 nm, 25 nm Haftvermittlerschicht aus Chrom, Substrat: Quarzglas) mit Einzel- und Doppelpulsen von ultrakurz gepulster Laserstrahlung (Pulsdauer = 40 fs, Wellenlänge = 800 nm, zeitlicher Pulsabstand = 400 ps, Spitzenfluenz pro Puls 0 = 1,5 ℎ , ℎ − Ablationsschwelle) ergibt signifikante Unterschiede zwischen der Topologie der Ablationsstrukturen des Einzel- und des Doppelpulses. Durch Simulationen mit Hilfe des Zwei-Temperatur-Modells in Kombination mit der Hydrodynamik (TTM-HD) können diese unterschiedlichen Topologien erklärt werden. Die Ursache stellt dabei die Wechselwirkung des zweiten Pulses mit der durch den ersten Puls erzeugten Ablationswolke, deren Erhitzung durch die Absorption des zweiten Pulses und die anschließende allseitige Expansion des entstehenden Gas-Flüssigkeits-Gemisches dar. Die berechneten Ergebnisse werden durch ultraschnelle abbildende Reflektometrie bestätigt und validiert