Geschwindigkeitsbestimmende Strahleigenschaften und Einkoppelmechanismen beim CO2-Laserschneiden von Metallen

Inhaltsangabe1 Ausgangssituation und Zielsetzung der Arbeit.- 2 Grundlagen des Trennens mit CO2-Lasern.- 2.1 Theorie der Lichtabsorption an Metallen.- 2.2 Die Strahleinkopplung beim Laserschneiden.- 2.3 Fokussierbarkeit und Fokussierung des Laserstrahls.- 2.3.1 Der stabile und der instabile Resonator.- 2.3.2 Charakterisierung der Laserstrahleigenschaften.- 2.4 Gasstrahlformung und Austrieb.- 2.5 Beurteilung der Schneidergebnisse.- 3 Stand des Wissens beim Trennen mit CO2-Lasern.- 3.1 Modelle zur Schnittqualität.- 3.2 Modelle zur Schneidgeschwindigkeit.- 4 Aufgabenstellung und Vorgehensweise der Arbeit.- 4.1 Wissenslücke.- 4.2 Aufgabenstellung der Arbeit.- 4.3 Vorgehensweise.- 5 Der experimentelle Aufbau zum Laserstrahlschneiden.- 5.1 Die zum Trennen eingesetzten Laser.- 5.2 Die Bearbeitungsstationen.- 5.2.1 Die Schneidoptik.- 5.2.2 Die Gasdüsen.- 5.3 Die getrennten Metalle.- 6 Vorversuche zu den Schneidexperimenten.- 6.1 Die optimale Fokuslage.- 6.2 Der optimale Abstand der Düse zum Werkstück.- 6.3 Der optimale Gasdruck.- 6.4 Zur Optimierung der Rauhtiefe und Barthöhe.- 7 Untersuchungen zur maximalen Schneidgeschwindigkeit.- 7.1 Die maximale Schneidgeschwindigkeit als Funktion der Laserleistung.- 7.1.1 Schmelzschnitte.- 7.1.2 Brennschnitte.- 7.2 Die maximale Schneidgeschwindigkeit bei Variation der Laserleistungsklasse.- 7.3 Die maximale Schneidgeschwindigkeit bei Variation der Materialstärke.- 7.4 Die maximale Schneidgeschwindigkeit bei Variation des Materials.- 8 Die reduzierte Darstellung.- 9 Vergleich des Einsatzes instabiler und stabiler Resonatoren.- 9.1 Vergleich der Schneidergebnisse bei Lasern mit stabilem und instabilem Resonator.- 9.2 Dickblechschneiden mit Lasern mit instabilem Resonator.- 9.3 Einfluß des Nahfeldrings auf das Trennen.- 10 Tiefergehende Betrachtung des Schneidprozesses.- 10.1 Die Einkopplung der Laserleistung während des Trennens.- 10.1.1 Die Reflexion der Laserstrahlung an der Schnittfront.- 10.1.2 Die transmittierte Laserleistung.- 10.2 Die Schnittspaltbreite.- 11 Experimente zum Polarisationseinfluß auf das Trennen.- 11.1 Die maximale Trenngeschwindigkeit bei veränderten Strahlpolarisationen.- 11.2 Die reduzierte Darstellung bei unterschiedlichen Polarisationsarten.- 11.3 Vergleich der Trenngeschwindigkeiten bei unterschiedlichem Gasdruck.- 12 Simulation des Polarisationseinflusses auf den Trennvorgang.- 12.1 Mathematische Beschreibung des Modells und algorithmische Umsetzung.- 12.2 Rechnerische Betrachtung der Schneidexperimente.- 12.3 Die Ergebnisse der Simulation.- 12.4 Interpretation der Ergebnisse.- 13 Zusammenfassung und Schlußfolgerungen.- 14 Literaturverzeichnis.- Nachwort.