Laserstrahltechnologien in der Schweißtechnik

Transkript

1 Laserstrahltechnologien in der Schweißtechnik

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort Verzeichnis der Abkürzungen 1 Grundlagen der Laserstrahltechnik zum Schweißen, Schneiden und Veredeln 11 Einleitung 1 12 Abnahme- und Überwachungskriterien für eine Laserstrahlanlage 1 13 Prozeßparameter zum Laserstrahlschweißen Schmelzzonentiefe 5 Nahtquerschnitt, Zusammenfassung 8 14 Prozeßparameter zum Laserstrahlschneiden, Sublimationsschneiden mit Laserstrahl Schmelzschneiden mit Laserstrahl Brennschneiden mit Laserstrahl Prozeßparameter zum Laserstrahlveredeln Zusammenfassung 12 Schrifttum,, Schrifttum SchweiBeignung metallischer Werkstoffe Einleitung Schweißbarkeit eines Bauteils Schweißeignung am Beispiel Stahl Eignung metallischer Werkstoffe zum Laserstrahlschweißen Beurteilung der Laserschweißeignung an hand von drei Stufen, Laserstrahlquellen, -anlagen und optische Einrichtungen Laserstrahlquellen für die Materialbearbeitung Aufbau der CO2-Hochleistungslaser Aufbau des Nd- YAG-Festkörperlasers Laserstrahl-Bearbeitungsanlagen, Strahlführungssysteme Strahlformungssysteme Strahldiagnosesysteme / Sensorik

3 324 Handhabungskomponenten 33 Ausblick auf zukünftige Entwicklungen 4 Applikationen 41 Schweißen mit CO2-Hochleistungslasern bis 5 kw 411 Einleitung 412 Verfahrenstechnische Grundlagen 4121 Strahlparameter des fokussierten Strahls '' 4122 Schweißgeschwindigkeit 4123 Prozeßgasparameter 4124 Schweißfehler und Möglichkeiten der Korrektur 4125 Heftnähte 4126 Schweißen mit Leistungsrampe 413 Anwendungsbeispiele 4131 Schweißen von Gangrädern 4 Schweißen von Torsionsschwingungsdämpfern 4133 Schweißen von Tassenstößeln 4 Schweißen von Vorkammern 4135 Schweißen von verzinkten Blechen mit Stumpfstoß 4136 Schweißen von verzinkten Blechen mit Überlappstoß 414 Vergleich mit anderen Schweißverfahren 4141 Vergleich mit konventionellen Schmelzschweißverfahren 4142 Vergleich mit dem Elektronenstrahlschweißen Schweißen mit Hochleistungslasern bis 10 kw Lasersystem Aufbau und Kenngrößen Optische Elemente Die relevanten Strahlgrößen Schweißverfahren Abgrenzung der Verfahrensmöglichkeiten Spezielle Anforderungen beim Laserstrahlschweißen Nahtvorbereitung Fügeteilgeometrie Oberflächeneinfluß Schweißpositionen Nahtüberlappung und Heften Zusatzwerkstoff Porenbildung

4 Schrifttum Härten mit CO2-Lasern Einleitung Grundlagen des Härtens mit Laserstrahl Umwandlungshärten im festen Zustand Umschmelzhärten Praktische Beispiele für das martensitische Härten mit Laserstrahlen 44 Schweißen und Schneiden mit Festkörperlasern (Nd-Glas- bzw Nd-VAG-Laser) 441 Prinzip und Eigenschaften des Festkörperlasers 442 Anwendungsbereiche des Schweißens 4421 Punktschweißen 4422 Schweißen und Kontaktieren von Drähten 4423 Manuelles Schweißen 4424 Nahtschweißen 4425 Nahtvorbereitung und Nahtarten 443 Schneiden mit Festkörperlasern 4431 Schneidprozeß 4432 Baugruppen von Schneidanlagen Thermisches Schneiden von Metallen und Nichteisenmetallen mit CO2-Hochleistungslasern Eigenschaften von Lasern zum thermischen Schneiden Die externe Optik Laserstrahlschneiden von Metallen Beschränkungen beim Schneiden mit Dauerstrichlasern Bearbeitungsbeispiele Laserstrahlschneiden von Nichteisenmetallen Laserstrahlschneiden nichtmetallischer Werkstoffe 46 Thermisches Schneiden mit CO2-Lasern im Vergleich mit anderen thermischen Schneidverfahren '' 461 Werkstoffe und Blechdicken für den Vergleich der Güte von Schnittflächen 462 Kenngrößen zur Bestimmung der Schnittflächengüten von thermisch geschnittenen Werkstücken Laserstrahlschneidverfahren Laserstrahl-Brennschneiden Laserstrahl-Schmelzschneiden Laserstrahl-Sublimierschneiden Laserstrahl-Brennschnitte

5 4641 Laserstrahl-Brennschnitte mit einem 600-W-C02-Laser 4642 Laserstrahl-Brennschnitte mit einem 1500-W-C02-Laser 4643 Vergleich: Laserstrahl-Brennschnitte mit 600-W-Laser bzw 1500-W-Laser 4644 Beispiele laserstrahlgeschnittener Werkstücke 465 Plasmaschneiden 4651 Plasmaschnitte (Plasmagas Stickstoff) 4652 Plasmaschnitte (Plasmagas Sauerstoff) 46 Plasmaschnitte (Plasmagas Druckluft) ' 4654 Vergleich: Laserstrahl-Brennschneiden mit dem Plasmaschneiden 4655 Beispiele plasmageschnittener Werkstücke 466 Autogenes Brennschneiden 4661 Autogene Brennschnitte 4662 Vergleich: Laserstrahl-Brennschneiden mit dem autogenen Brennschneiden 4663 Beispiele brenngeschnittener Werkstücke 467 Schlußbemerkung Laserstrahlschneiden in Verbindung mit mechanischen Trennverfahren Überblick über die mechanischen Trennverfahren Einsatzgebiet von Stanzen und Nibbeln Fertigung Diagramm über die Nibbelrauhtiefe Stanzfolge Weiterentwicklung der Fertigungstechnik durch das Laserstrahlschneiden Arten der Werkstück- und Strahlbewegung beim Laserstrahlschneiden Stehender Strahl - bewegtes Werkstück Ruhendes Werkstück - bewegter Strahl Bewegung des Werkstückes und des Strahles Kombination von Stanzen und Laserstrahlschneiden Konstruktive Maßnahmen Steuerungstechnik Sicherheitstechnik Anforderungen an den Laser Stanzen und Laserstrahlschneiden in kombinierter Fertigung Verfahrensauswahl unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten " Verfahrensauswahl unter technologischen Gesichtspunkten Laserstrahl-Schneidgeschwindigkeit Vorschub beim Nibbeln (Quadrat, Rund) und Stanzen Anwendungsbeispiele

6 5 Lohnauftragsarbeit in der Laserstrahlschweißtechnik Einleitung Arten von Laser-Lohnauftragsarbeit 140 Zusammenfassung 144 Schrifttum Arbeitssicherheit bei der Materialbearbeitung mit Laserstrahlen Einleitung Gefährdung durch Laserstrahlung Gefährdung von Auge und Haut Brand- und Explosionsgefahr Sonstige Gefährdungen, Sekundärstrahlungen und sonstige Strahlungen Gesundheitsgefährdung durch Gase, Dämpfe, Stäube Elektrische Gefahren Mechanische Gefahren Giftige Lasermedien Sicherheitsvorschriften und -bestimmungen Zukünftige Problemstellungen Schlußbetrachtungen' 150 Sachwortverzeichnis 152