Lasermikropolieren von Metallen

Nüsser, Christian; Poprawe, Reinhart (Thesis advisor); Klocke, Fritz (Thesis advisor)

1st ed.. - Aachen : Apprimus Verlag (2017, 2018)
Buch, Doktorarbeit

In: Ergebnisse aus der Lasertechnik
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (III, 199, A-19 Seiten) : Illustrationen

Kurzfassung

In der vorliegenden Arbeit werden verfahrens- und werkstofftechnische Grundlagen zum Lasermikropolieren metallischer Werkstoffe mit gepulster Laserstrahlung beispielhaft für die Werkstoffe TiAl6V4, X37CrMoV5-1 und Al Zn5Mg3Cu erarbeitet. Dabei wird der Einfluss der Werkstoffeigenschaften und der Verfahrensparameter auf die Oberflächentopographie nach der Lasermikropolitur qualitativ und quantitativ ermittelt. Als wesentliche Prozesskenngrößen werden die maximale Temperatur und die Existenzdauer des Schmelzbads identifiziert. Diese beeinflussen die Glättung signifikant und hängen wesentlich von der Fluenz und der Pulsdauer ab. Die Existenzdauer der Schmelze kann durch zusätzliche cw-Laserstrahlung zur Vorwärmung der Oberfläche verlängert werden, sodass eine stärkere Reduzierung der Rauheit erreicht wird. Werkstoffphysikalische Prozesse während des Abkühlens der Oberfläche, wie zum Beispiel die Bildung von Martensit oder einer Stufenstruktur, erhöhen vor allem die Mikrorauheit. Einige Verfahrensparameter besitzen nur einen geringen oder keinen Einfluss auf die Rauheit und können so angepasst werden, dass eine hohe Flächenrate und gleichzeitig ein geringer Wärmeeintrag in das Werkstück erreicht werden. Neben der Erarbeitung der verfahrenstechnischen Grundlagen erfolgen Untersuchungen hinsichtlich der Lasermikropolitur dreidimensionaler Freiformflächen. Auf Basis der Ergebnisse wird erstmals die Verwendung einer CAD-CAM-Prozesskette für das Lasermikropolieren solcher Flächen demonstriert.

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