VL12+AK Fragen

Question 1

Weißes Licht: Eigenschaften

Answer 1

 Polychrom: elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Wellenlänge

 Geringer Kohärenzgrad, kurze Wellenzüge

 Hohe Divergenz, breite Streuung und Aufweitung, schlechte Fokussierbarkeit und geringe Intensität bzw. Strahldichte

Question 2

Laserstrahlung: Eigenschaften

Answer 2

 Monochrom: elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge

 Hoher Kohärenzgrad, lange Wellenzüge

 Geringe Divergenz, nahezu geradlinige Ausbreitung mit geringer Aufweitung, gute Fokussierbarkeit und hohe Intensität bzw. Strahldichte

Question 3

Wofür steht LASER

Answer 3

LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Question 4

Schematischer Aufbau eines Lasers

Beschrifte und erkläre

Answer 4

 Pumpquelle → regt laseraktives Medium an

 Laseraktives Medium → ermittiert monochromatische Laserstrahlung

 Resonator → verstärkt Energie der Laserstrahlung

Question 5

Was ist eine Besetzungsinversion und wo wird sie erzeugt?

Answer 5

Besetzungsinversion

 Mehr Elektronen des laseraktiven Mediums finden sich im angeregten metastabilen Energiezustand als im Grundzustand  Zur Erzeugung benötigt: Pumpquelle

Question 6

Was ist die Voraussetzung für induzierte Strahlungsemission bei einem 3-Niveau Laser mit einem metastabilen Energieniveau & ermöglicht damit das Entstehen von Laserstrahlung?

Answer 6

 Besetzungsinversion

Question 7

Laserstrahl oft nicht sichtbar, welches Synonym wird für Beschreibung seiner Geometrie herangezogen?

Answer 7

Strahlkaustik

Question 8

Strahlradius Formel

Answer 8

Question 9

Strahlparameterprodukt Formel

Answer 9

Question 10

Strahlkaustik

Answer 10

Intensitätsverteilung in und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Strahls

Question 11

Strahlparameterprosukt: Grundmode, höhere Moden

Strahlqualität

und erkläre die Beugungszahl

Answer 11

Question 12

Untere physikalische Grenze des Strahlparameterprodukts

Answer 12

Question 13

Welchen Betriebsmodul weisen Laserstrahlquellen auf, die für Laseroberflächenbehandlung eingesetzt werden?

Answer 13

Question 14

Pulsbetrieb (pw-Betrieb: pulse wave)

Idealisierter Pulslaser und Realistische Laseremissionscharakteristik eines Kurzpulslasers

Answer 14

Question 15

Welche Betriebsart eignet sich für das Laserstrukturieren?

Answer 15

 Pulsbetrieb → möglichst wenig Schmelze soll entstehen → Material erhitzt schnell und verdampft

Question 16

Welche Betriebsart eignet sich für Laserhärten?

Answer 16

 Dauerstrichbetrieb → Werkstoff soll nur erhitzt werden → Werkstoff soll nicht verdampfen

Question 17

Schematischer Aufbau einer Laserstrahlstrukturieranlage

Answer 17

Question 18

Fertigungsprozesse: Laser

Answer 18

• Laserstrahlabtragen (Abtragen)
• Laserstrahlschneiden (Trennen)
• Laserstrahlhärten, -legieren, -dispergieren, -auftragschweißen (Oberflächenbehandlung)
• Laserstrahlschweißen, -löten (Fügen)

Question 19

In Abhängigkeit der Strahlungsintensität, der Einwirkdauer und der Werkstoffkennwerte werden unterschiedliche thermische Effekte erzielt

Answer 19

• Erwärmen, Erhitzen • Schmelzen • Verdampfen, Sublimieren

Question 20

Einfluss der Einwirkzeit beim Laserstrahlabtragen

Answer 20

Question 21

Prozessstellgrößen beim Laserabtragen

Answer 21

Question 22

Verfahren des Laserstrahlabtragens

Answer 22

 Laserstrahlbohren

→ Partieller Werkstoffabtrag mittels Schmelzen oder Verdampfung/ Sublimation

→ durch Umwandlung von Laserenergie in Wärme

→ Einsatz gepulster Laserstrahlquellen

→ kurze Einwirkzeiten & hohe Intensität

 Laserstrahlstrukturieren

→ Partieller Werkstoffabtrag mittels Verdampfen/ Sublimation

→ durch Umwandlung von Laserenergie in Wärme

→ Einsatz gepulster Laserstrahlquellen

→ quasi trägheitsfreie Strahlführung über Galvanospiegel

Question 23

Verfahren der Laseroberflächenbehandlung + verschiedene Formen von Zusatzwerkstoffen

Answer 23

Ohne Zusatzwerkstoff:  Laserhärten  Laserumschmelzen

Mit Zusatzstoff:  Laserlegieren  Laserdispergieren  Laserbeschichten (z. B. Laserauftragsschweißen) → Zusatzwerkstoff in Form von Pulver, Draht, Paste

Question 24

Laseroberflächenbehandlung ohne Zusatzwerkstoff

Answer 24

 Laserhärten: Erwärmung über die Austenitisierungstemperatur → Martensit bildet sich → Grundstruktur bleibt erhalten

 Laserumschmelzen: Aufschmelzung des Grundwerkstoffs → homogenes, feinkörniges Gefüge bildet sich → Homogene, feinkörnige Struktur

Question 25

Gefüge einer laserdispergierten Randzone

Answer 25

Question 26

Gefüge einer laserlegierten Randzone

Answer 26

Question 27

Welches Verfahren eignet sich zum lokalen Verschleißschutz von Oberflächen?

Answer 27

 Laserbeschichten  Laserhärten  Laserdispergieren  Laserlegieren

Question 28

Pulver: Vor- und Nachteile

Answer 28

Question 29

Draht: Vor- und Nachteile

Answer 29

Question 30

Laser: Vor und Nachteile

Answer 30

Question 31

Muss die Wellenlänge der Pumpstrahlung zur Anregung von Elektronen vom Grundniveau ins Pumpniveau größer, kleiner oder gleich der Wellenlänge der Laserstrahlung sein?

Answer 31

 Pumpstrahlung muss Elektronen mit einer höheren Energie anregen → dazu wir ein größerer Energiegehalt benötigt → kleinere Wellenlänge ist energiereicher

Question 32

Muss die Wellenlänge der Strahlung, die den Übergang des angeregten Elektrons vom methastabilen Energieniveau zum Grundniveau induziert, größer, kleiner oder gleich der Wellenlänge der Laserstrahlung sein?

Answer 32

 Die induzierte Strahlung muss die gleiche Wellenlänge haben

Question 33

Wasserstrahlsysteme

Answer 33

Reinwasserstrahl (RWS)

• Wasser unter Druck wird an der Düse in einen Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahl umgeformt
• weiche, duktile, empfindliche Werkstoffe

Wasser-Abrasiv Injektorstrahl (WAIS)

• zugeführte abrasive Partikel werden durch RWS beschleunigt
• (Hoch)feste Werkstoffe

Wasser-Abrasiv Suspensionsstrahl (WASS)

• Hochdrucksuspension aus Wasser und Abrasiv wird durch eine Düse beschleunigt

Question 34

Verfahrensvarianten Wasserstrahlbearbeitung

Answer 34

Schneiden

Abtragen

Question 35

Hauptprozessparameter Wasserstrahlbearbeitung

Answer 35

Vorschub

Wasserdruck

Abrasivmassenstrom

Question 36

Phasen des Abtragens mit Reinwasserstrahl

Answer 36

 Phase 1: Aufprall

 Phase 2: Zerrüttung/ Rissbildung

 Phase 3: Erosion

Question 37

Zusätzliche Abtragsphasen beim AbrasivWasserstrahlschneiden im Vergleich zum ReinWasserstrahlschneiden

Answer 37

 Eindringen des Partikels

 Plastische Verformung

 Austrittphase & Spanabwurf

Question 38

Beschrifte

Answer 38

Question 39

Typische Phänomene beim Schneiden durch chronologische Überlagerung von Energieverlusten und zyklischen Prozessen

Answer 39

 Riefen  Strahlnachlauf  Schnittwinkel

• > Konturverletzungen
• > höhere Schnittqualität bei langsameren Vorschub

Question 40

Bearbeitungsfehler beim Wasserstrahlschneiden

Answer 40

Question 41

Charakteristika beim Wasserstrahlschneiden

Answer 41

 Strahleintritt: → Kantenverrundung → Größere Schnittfugenbreite → Strahleinflusszone → Glattschnittzone  Strahlaustritt: → Gratbildung → Kleinere Schnittfugenbreite

Question 42

Prozessstellgrößen beim Reinwasserstrahlschneiden

Answer 42

 Pumpendruck  Düsenabstand  Düsendurchmesser  Vorschubgeschwindigkeit

Question 43

Zusätzliche Prozessstellgrößen, die beim Abrasiv-Wasserstrahlschneiden im Vergleich zum Rein-Wasserstrahlschneiden dazukommen

Answer 43

 Art des Abrasivmittels  Körnung

 Massenstrom  Fokusdurchmesser  Fokuslänge

Question 44

Answer 44

Question 45

Answer 45

Question 46

Answer 46

Question 47

Welche drei Bearbeitungsfehler können bei der Bearbeitung von Verbundwerkstoffen mit dem (Rein-) Wasserstrahl auftreten?

Answer 47

Riefenbildung, Freispülen der Fasern, Rissbildung in der Matrix

Question 48

Answer 48