By Thomas Rudlaff

Derzeit werden zum Laserstrahlharten grosstenteils C0 -Laser im Multikilowattbereich 2 eingesetzt. Die Strahlformung geschieht in der Regel durch Anwendung von Integratoroptiken oder durch Defokussierung von Schneid- oder Schweissoptik: en. Sie ist damit im Vergleich mit den sonstigen Eigenschaften des Lasers, der als sehr flexibles Werkzeug gelten darf, relativ starr. Fur die Bearbeitung unterschiedlicher Bauteilgeometrien werden meist verschiedene Be arbeitungsoptik: en benotigt. Ein Wechsel der Bearbeitungsgeometrie wahrend des Prozesses ist deshalb oft nicht moglich. Die Bearbeitung geschieht in der Regel unter senkrechtem Einfall, wodurch die Anwendung von absorbierenden Schichten notig wird, die vor der Bearbeitung aufgebracht und meist auch danach wieder entfernt werden mussen. Diese Schichten verur sachen zusatzliche Arbeitsgange, die schwer zu automatisieren sind. Sie liefern allerdings hohe Absorptionswerte. Oft werden solche Schichten manuell auf die Werkstuckoberflache aufgebracht, wodurch eine gleichmassige Schichtdicke nur bedingt gewahrleistet werden kann. Dies fuhrt zu Unregelmassigkeiten in der Absorption und im Harteergebnis. Andere Storungen der Hartung entstehen durch Warmestaus bei Anderungen in der Werkstuckgeometrie wie z. B. bei Kanten, Materialstarkenanderungen und Durchbruchen. Bei solchen Gegebenheiten muss die Laserleistung im Prozess verandert werden, um eine Hartung ohne Ober: flachenanschmel zung zu gewahrleisten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Verfahren aufgezeigt und untersucht, mit denen die Moglichkeiten des Laserhartens besser ausgenutzt werden konnen bzw. das Laserharten als Verfahren flexibler und sicherer einsetzba

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Entwicklungslinien der Fertigungstechnik in der Metallbearbeitung. - Technische Hochschule Aachen Stand und Aussichten der schweißtechnischen Fertigungsverfahren. - Diskussionsbeiträge.

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In diesem Fall kann bei Vernachlässigung von Wärmeabstrahlung als Randbedingung eine Temperaturspiegelung verwendet werden. Für die Temperatur des Netzpunktes m+l, der sich außethalb der Kante befindet, wird dann folgendes angenommen: (27) Dies führt zu einem WänDestau an der Kante. Das Netzende liegt mitten im Material. 5 Wärmeeinkopplung durch Laserstrahlung Die Laserstrahlung kann als Oberflächenwärmequelle angesehen werden, da die Eindringtiefe von Laserstrahlung im Submikrometer-Bereich liegt.

Dies stellt in etwa die generelle Prozeßgrenze bei einer Härtung mit Laserstrahlen dar. 3 Finite-Differenzen Ansatz Die Finite-Differenzen Methode [52] geht von einer Aufteilung des Raumes in kleine Volumenelemente dV und der Zeit in kleine Zeitschritte öt aus. Für diese Volumenelemente werden Differenzengleichungen aufgestellt. 4 Randbedingungen durch das Rechennetz Um eine korrekte Beschreibung eines halbunendlichen Körpers mit dem PD-Algorithmus zu bekommen, müßte das benützte Rechennetz in jede Richtung unendlich groß sein.

Das Meßverfahren berücksichtigt nur die im Material verbleibende .. -----~-----· ~--------------I---- 60 -~ -~-----1 40 20 0 0,05 ••• 10 W/mrr? 25 W/mm2 50 W/mrr? 0,10 0,50 1,00 s 5,00 \ Bild 30 Abhängigkeit des Einkoppelgrades aE von der Intensität und der Wechselwirkungszeit tL bei Graphitbeschichtung. 1 Absorptionsmessungen 65 60 40 20 0 0,05 •• • 1CNI/mm2 25W/mm2 saN_L_mm2 0,10 0,50 1,00 s 5,00 \_ Bild 31 Abhängigkeit des Einkoppelgrades aE von der Intensität und der Wechselwirkungszeit tL bei Beschichtung mit Auspuff/ack.

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