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Einfluss der Strahlgeometrie auf das Ergebnis der Laserbehandlung gehärteter Oberflächen

Influence of beam geometry to the result of laser treatment of hardened surfaces

  • Schleifen ist ein bedeutsames und hochpräzises Verfahren in der mechanischen Fertigung. Durch verschiedene Einflüsse kann es bei der Bearbeitung von Werkstücken zur Entstehung von Schleifbrand kommen. Schleifbrand ist eine lokale Gefügeumwandlung im Bauteil, die Belastbarkeit und Langlebigkeit des Werkstückes herabsetzt. Eingeführte Detektionsverfahren für die Erkennung von Schleifbrand sind: Wirbelstromprüfung und Nitalätzung. Um die Funktion dieser Verfahren in regelmäßigen Abständen zu prüfen, werden Vergleichskörper mit künstlicher Inhomogenität durch Laserbehandlung hergestellt. Zur Verbesserung der Prozessfähigkeit und zur Minimierung des Geometrieeinflusses der Bauteile wurde eine Optimierung der Laseroptik durchgeführt. Für die Auslegung der Optik wurde eine Strahlcharakterisierung des kollimierten und fokussierten Strahls vorgenommen. Es wurde eine Aufweitung des Laserstrahls durchgeführt und der Arbeitspunkt wurde vom des fokussierten Stahl in den Fokus verschoben. Benutzt wurde hierfür eine zweilinsige Teleskopanordnung. Daraufhin wurde die Funktionalität der optimierten Optik mit diversen Probenkörpern unter Variation Prozess-, Material- und Geometrieparameter untersucht. Die Ergebnisse der Laserbehandlung mit optimierter Laseroptik wurden mit denen der Ausgangsoptik verglichen und eine Verbesserung der Prozessfähigkeit festgestellt.
  • Grinding is an important high-precision process in manufacturing. During this process, overheating in the component may occur as a result of various influences. This microstructural transformation process in the material reduces the strength and durability of the component. Therefore, detection methods are applied to indicate overheating: eddy current testing and nital etching. To examine the reliability of these methods in regular intervals, reference samples are applied with artificial homogeneities produced by laser treatment. The laser optics was optimized to improve the process capability and to minimize the geometry influence of components. In order to dimension the optic parameters, it was necessary to characterize the collimated and focused laser beam. An expansion of laser beam was performed and the operating point was moved from the defocused state into the focus. Then a two-lens telescope arrangement has been applied. The functionality of the optimized laser optics was investigated for several samples und different process, material and geometry parameters. The results of the optimized laser treatment were then compared to the initial results, which revealed an improvement of the process capability.

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Metadaten
Author:Mandy Seifert
Advisor:Peter Hartmann, Antje ZöschGND
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Name:imq - Ingenieurbetrieb für Materialprüfung, Qualitätssicherung und Schweißtechnik GmbH
Gewerbering 30, 08451 Crimmitschau
Date of Publication (online):2018/02/22
Year of first Publication:2015
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Date of final exam:2015/11/02
Release Date:2018/02/22
Tag:Gehärtete Oberflächen; Lasermaterialbearbeitung; Linsen
GND Keyword:Laser; Materialbearbeitung; Strahlaufweitung
Page Number:82 Seiten, 57 Abb., 21 Tab., 17 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik