Energiestrahlverfahren (Strahlbearbeitung)

Schlagwörter:
Lasertyp, Halbleiterlaser, Multimoden, Schmelzschneiden, Brennschneiden, Sublimationsscheiden, Schneidgas, Bohren, Laser, Referat, Hausaufgabe, Energiestrahlverfahren (Strahlbearbeitung)
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Beschreibung / Inhalt
In dem vorliegenden Dokument geht es um die Strahlbearbeitung mittels Energie­strahlverfahren. Es werden zwei Arten von Strahlen unterschieden: Elektronenstrahl (EBM) und Photonenstrahl (LBM). Durch die Bündelung von Strahlen hoher Energiedichte wird der zu bearbeitende Werkstoff lokal aufgeschmolzen oder verdampft und abgetragen. Jedweder Werkstoff kann bearbeitet werden, jedoch muss die entstehende Strahlung durch Schutzvorrichtungen abgefangen werden.

Das Elektronenstrahlverfahren basiert auf der Tatsache, dass die kinetische Energie beschleunigter Elektronen in Wärme umgewandelt wird, wenn die Teilchen im Vakuum auf einen festen Stoff aufprallen. Elektronen werden von einer Kathode und einer Anode erzeugt. Der gebündelte Strahl durchläuft elektronenoptische Systeme und wird gebündelt, bevor er stark fokussiert auf das Werkstück auftrifft. Aufgrund der extrem hohen Energiedichte darf die konzentrierte Wärme nur kurz einwirken, da sonst ein Schmelzen der Nachbarzonen auftreten würde. Das Bohren mit dem Elektronenstrahl führt zu kegeligen Bohrungen, die nicht länger als der 80fache Durchmesser sein sollten.

Das Photonenstrahlverfahren nutzt Laser, die energiereiche gebündelte elektromagnetische Strahlen aussenden. Die Strahlen werden über (evtl. gekühlte) Spiegelsysteme oder durch Lichtleiter zur Bearbeitungsstation geführt, wo sie durch eine Sammellinse auf das Werkstück fokussiert werden, um eine weitere Energiedichte zu erreichen. Laserstrahlen sind monochromatisch, kohärent, sehr gut fokussierbar und lassen sich hochfrequenz pulsen. Die Stabilität der Leistungsabgabe sowie die Intensitätsverteilung im Strahlenquerschnitt werden bewertet.

Die verfügbare Laserausgangsleistung bestimmt vor allem die schneidbare Werkstoffdicke. Der CO2-Laser wird für das Trennen und Schweißen am häufigsten verwendet. Der Neodym- oder der Excimer-Laser werden für feine Schnitte und Bohrungen genutzt. Die glassaktiven Farbstofflaser werden in einer Flüssigkeit gelöst.

Insgesamt behandelt das Dokument die physikalischen Prinzipien der Strahlverfahren, die Strahlhandhabung, die Merkmale der Strahlen sowie die Kriterien zur Beurteilung des Strahlenerzeugers. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verwendung von Strahlen in sehr kleinen Dimensionen üblich ist und dass symmetrische Formen durch programmierbare Ablenkspulen erzeugt werden können. Ebenso wird darauf hingewiesen, dass gepulste oder modulierte Laser für Entfernungsmessungen und zur Informationsübertragung genutzt werden.
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Auszug aus Referat
Energiestrahlverfahren (Strahlbearbeitung) Wir unterscheiden zwischen Elektronenstrahl (EBM, Electron Beam Machining) und Photonenstrahl (Laser, LBM) Im Prinzip wird durch Bündelung von Strahlen hoher Energiedichte (Elektronen, Protonen) der zu bearbeitende Werkstoff örtlich aufgeschmolzen oder verdampft und durch einwirkende Kräfte abgetragen. Beliebige Werkstoffe können bearbeitet werden. Die entstehende Strahlung muß durch Schutzvorrichtungen abgefangen werden. Elektronenstrahlverfahren (EB- Verfahren) Das Verfahren beruht darauf, daß die kinetische Energie beschleunigter Elektronen sich in Wärme umwandelt, wenn die Teilchen im Vakuum auf einen festen Stoff aufprallen. Der Stoff kann auch elektr. Nichtleiter sein. Zur Strahlungserzeugung benötigen wir eine Kathode (Wehnelt- Elektrode) und eine Anode, zwischen denen eine Hochspannung liegt, welche die Elektronen beschleunigt. Der Strahl durchläuft elektronenoptische Systeme, von denen er gebündelt wird, daß er stark fokusiert auf das Werkstück auftrifft. Dadurch wird eine hohe Energiedichte erreicht und das Verfahren für die Verwendung im kleinen Größenbereich bestimmt. Die konzentrierte Wärme darf nur kurz einwirken, weil sonst durch Wärmeleitung ein Schmelzen der Nachbarzonen auftreten würde. Man läßt deshalb den Strahl nur Impulsen von wenigen Mikrosekunden Dauer einwirken. Bohrdurchmesser bis 0,2 mm werden durch Vergrößerung des Brennfleckes erreicht. Bei stärkere Fleckvergößerung würde die Energiedichte zu klein, ...
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Autor:
Kategorie:
Sonstiges
Anzahl Wörter:
2201
Art:
Fachbereichsarbeit
Sprache:
Deutsch
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