Laserstrahltechnologien in der Schweißtechnik

Laserstrahltechnologien in der Schweißtechnik

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 5 131 Schmelzzonentiefe 5 Nahtquerschnitt, 7 133 Zusammenfassung 8 14 Prozeßparameter zum Laserstrahlschneiden, 8 141 Sublimationsschneiden mit Laserstrahl 10 142 Schmelzschneiden mit Laserstrahl 11 143 Brennschneiden mit Laserstrahl 11 15 Prozeßparameter zum Laserstrahlveredeln 11 16 Zusammenfassung 12 Schrifttum,, 13 2 21 211 212 213 214 Schrifttum 3 31 311 312 32 321 322 323 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 14 14 14 15 16 17 20 22 22 22 28 29 29 32 33

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 42 421 4211 4212 422 423 424 425 4251 42511 42512 4252 42 4254 4255 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 35 37 38 40 41 41 44 45 45 46 46 47 48 49 49 50 51 51 51 52 54 54 54 55 55 55 58

43 431 432 4321 4322 433 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 59 59 60 60 61 66 69 70 70 72 72 79 82 82 85 87 87 94 96 45 Thermisches Schneiden von Metallen und Nichteisenmetallen mit CO2-Hochleistungslasern Eigenschaften von Lasern zum thermischen Schneiden Die externe Optik Laserstrahlschneiden von Metallen 451 452 4 454 455 456 4 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 463 4631 4632 4633 464 Laserstrahlschneidverfahren Laserstrahl-Brennschneiden Laserstrahl-Schmelzschneiden Laserstrahl-Sublimierschneiden Laserstrahl-Brennschnitte 97 97 99 99 103 106 108 111 112 113 114 115 116 116 116 117 117

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 47 471 4711 4712 4713 4714 4715 472 4721 4722 4723 473 4731 4732 4733 4734 474 4741 4742 4743 4744 4745 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 118 119 119 120 122 122 123 123 123 124 125 126 126 127 128 129 131 131 135 135 136 136 137 138 138 138

5 Lohnauftragsarbeit in der Laserstrahlschweißtechnik 140 51 Einleitung 140 52 Arten von Laser-Lohnauftragsarbeit 140 Zusammenfassung 144 Schrifttum 144 6 Arbeitssicherheit bei der Materialbearbeitung mit Laserstrahlen 145 61 Einleitung 145 62 Gefährdung durch Laserstrahlung 145 621 Gefährdung von Auge und Haut 145 622 Brand- und Explosionsgefahr 146 63 Sonstige Gefährdungen, 147 631 Sekundärstrahlungen und sonstige Strahlungen 147 632 633 Gesundheitsgefährdung durch Gase, Dämpfe, Stäube Elektrische Gefahren 147 147 634 Mechanische Gefahren 148 635 Giftige Lasermedien 148 64 Sicherheitsvorschriften und -bestimmungen 148 65 Zukünftige Problemstellungen 150 66 Schlußbetrachtungen' 150 Sachwortverzeichnis 152