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Steigerung der Flächenrate beim Laserpolieren von Stahlwerkstoffen = Increase of the area rate for laser polishing of steels
2021
Dissertation, RWTH Aachen University, 2020
Druckausgabe: 2021. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak04
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2020-11-27
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2021-02331
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/814776/files/814776.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Flächenrate (frei) ; Laserpolieren (frei) ; Oberflächenbearbeitung (frei) ; Rauheit (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
Kurzfassung
Das Laserpolieren ist ein automatisiertes Polierverfahren durch Umschmelzen mit Laserstrahlung, das auch für die Politur komplexer Freiformoberflächen geeignet ist. Obwohl erste Anlagen im Prototypenstadium verfügbar sind und die durch Laserpolieren erzielbare Rauheit für viele industrielle Anwendungen ausreichend ist, gibt es bisher keine industrielle Umsetzung für das Laserpolieren von 3D-Bauteilen.Die unzureichende Etablierung des Laserpolierverfahrens in der produzierenden oder metallverarbeitenden Industrie ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass der Laserpolierprozess noch zu unwirtschaftlich ist. Der Grund hierfür ist neben den hohen Investitionskosten für eine Laserpoliermaschine die für die meisten Anwendungen zu geringe Flächenrate FR. In der vorliegenden Arbeit werden erstmalig drei verschiedene Ansätze zur Steigerung der Flächenrate FR beim Laserpolieren von Stahlwerkstoffen untersucht, mit dem Ziel, ein breiteres Anwendungsspektrum für das Laserpolieren für Oberflächen mit mittleren Qualitätsanforderungen (Ra=0,1-0,25 µm) zu erschließen. Durch Verwendung einer linienähnlichen Strahlgeometrie sowie der Anpassung der Verfahrensparameter für die Vorpolitur sowie die Politurüberfahrt wird eine mehr als zehnfache Steigerung der Flächenrate FR verglichen mit dem Stand der Technik erreicht. Neben der Steigerung der Flächenrate wird für die 3 untersuchten Werkstoffe durch die Verwendung linienähnlicher Strahlgeometrien auch die erzielbare Rauheit Ra zum Teil signifikant reduziert.Laser polishing is an automated polishing solution by remelting with laser radiation, which is also suitable for polishing of complex freeform surfaces. Although first laser polishing machine tools are available in the prototype stage and the roughness achievable by laser polishing is sufficient for many industrial applications, there is no industrial implementation for laser polishing of 3D components so far. The insufficient establishment of the laser polishing process in the manufacturing or metalworking industry is due, among other things, to the fact that the laser polishing process is still too uneconomical. The reason for this, apart from the high investment costs for a laser polishing machine tool, is the area rate AR which is too low for most applications. In the present work, three different approaches for increasing the area rate AR in laser polishing of steel materials are investigated for the first time, with the aim of opening up a broader range of applications for laser polishing for surfaces with medium quality requirements (Ra=0.1-0.25 µm). By using a line-like beam geometry and by adapting the process parameters for pre-polishing as well as polishing pass, a more than tenfold increase of the area rate AR compared to the state of the art is achieved. In addition to the increase in the area rate, the achievable roughness Ra for the three materials investigated is also reduced, in some cases significantly, by using line-like beam geometries.
OpenAccess: 
PDF
(zusätzliche Dateien)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online, print
Sprache
German
Externe Identnummern
HBZ: HT020873194
Interne Identnummern
RWTH-2021-02331
Datensatz-ID: 814776
Beteiligte Länder
Germany
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