Fertigungstechnik (Fach) / Laser I (Lektion)

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• Anwendung eines Doppelfokus: Wie wirkt sich ein kleiner Abstand der beiden Foki auf die Nahtqualität aus? - Ein zu kleiner Abstand verringert die Zeit für die Entweichung des Zinkdampfs
• Wozu wird ein Doppelfokus verwendet und welche Paramter sind wichtig? - Schweißgeschwindigkeit beeinflusst bei festen Abstand die Nahtqualität - Der Abstand ist entscheidend für die Zeit der Entgasung (Zinkdampf) - Ziel des Doppelfocus ist das Keyhole in Schweißrichtung zu verlägern - Die beiden Foki können mittels zwei Strahlquellen oder mit einem Stahlteiler erzeugt werden - Durch eine gleichmäßige Aufteilung des Strahls kann eine Porenbildung bei Aluminiumlegierungen reduziert werden - Der vorlaufende Strahl sollte immer eine größere Strahlleistung besitzen, um möglichst wenige Poren in Al-Schweißnähten zu erhalten - 
• Was wird unter "Hybridschweißen" verstanden? - Laserstrahl(tief-)schweißen kombiniert mit Lichtbogenschweißverfahren - Ausnutzung von synergetischen Effekten durch räumliche Anbindung eines Laserstrahls und eines MIG / MAG Schweißens
• Was sind Vorteile eines Hybridschweißens? - gegenseitige Strahlstabilisierung - verbesserte Strahleinkopplung durch das vom Lichtbogen erzeugte Schmelzbad - Lichtbogenführung durch Laserstrahl - geringerer Wärmeeintrag - metallurgische Beeinflussbarkeit des Laserstrahls durch Zusatzdraht - hohe Schweißgenauigkeit - große Schweißtiefe - gute Spaltüberbrückbarkeit
• Was sind Nachteile eines Hybridschweißens? - viele Prozessparameter - begrenzte Zugänglichkeit - starke Prozessemissionen - hohe Investitionskosten
• Wie groß ist die erreichbare Spaltüberbrückung beim Hybridschweißen? - bis zu 33 % der Belchdicke
• Aussagen zum Hybridschweißen: Die _____ kann gesteigert werden. Der mögliche _____ kann vergrößert werden. Für bessere Zugänglichkeit muss anstatt einer I-Naht eine __-Naht verwendet werden. Durch die Stabilisierung des LB mittels Laserstrahl sind höhere _____ möglich. Ein vorlaufender LB führt zu einer _____ Durchmischung der Schmelze als ein nachlaufender. - Spaltüberbrückung - Kantenversatz - Y-Naht - Schweißgeschwindigkeiten - schlechteren
• Wie wirkt sich der Abstand von Laser zu Lichtbogen beim Hybridschweißen auf die Einschweißteife aus? - Ein zu kleiner Abstand führt zum Zudrücken des Keyholes und zu einem unruhigen Schmelzbad - Abhängig von der Blechdicke erweist sich ein Prozessabstand von 2 - 4 mm als günstig - Mit zunehmenden Abstand verändert sich das Gefüge des laserstrahldominierten unteren Bereichs
• Aus welchen Bestandteilen besteht das Lötbarkeitsdreieck? - Löteignung - Lötmöglichkeit - Lötsicherheit
• Welche Vorteile bringt das Löten mittels Laser mit sich? - hybride Verbindungen sind möglich - geringe Wärmeinbringung - gute Leitfähigkeit - Sichtnahtqualität
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• Welche Nachteile birgt das Löten? - Korrosionsgefahr - geringe Festigkeit - Zusatzwerkstoff notwendig
• Wie lässt sich der Benetzungswinkel Phi bei einer Benetzung berechnen? - Mittels der Oberflächenspannung zwischen Grundwerkstoff (1), dem Lot (2) und der Umgebung (3) - cos (Phi) = (γ_13 - γ_12) / γ_23
• Welche Möglichkeiten des Reinigens der Oberfläche gibt es grundsätzlich beim Löten? - Einsatz von Schutzgas ( Reduktion und/oder Verhinderung einer Oxidschicht) - Anwendung von Flussmittel ( Säuren lösen Oxidschicht) - Reinigung mittels Plasmastrahl
• Welche Möglichkeiten gibt es den Benetzungswinkel zu beeinflussen? ( sollte < 30° sein) - Lotwerkstoff - Flussmittel - Schutzgas - Grundwerkstoff
• Aussagen zum Löten: Ein zu _____ Spalt verhindert das Eindringen des Lots. Ist der Spalt zu _____, dann kann er nicht vollständig gefüllt werden. - enger - groß
• Was ist ein "recast"? - wenn sich aufgeschmolzenes Material um das Bohrloch niederschlägt
• Was ist Laserstrahlbrennschneiden? - ähnelt autogenem Brennschneiden - statt Gasflamme sorg Läserstrahl für Erwärmung bis Zündtemp. - Zündung durch Zufuhr von O2 als Schneidgas
• Was ist Schmelzschneiden? - Schneiden mit inertem Gas (N oder Ar) - mit Drücken von 2-20 bar wird das aufgeschmolzene Material aus Trennfuge ausgetrieben
• Was ist Sublimierschneiden? - Material wird in den gasförmigen Zustand überführt - Verdrängung des WST durch die starke Volumenvergrößerung - Schutzgas lediglich zum Schutz der Optiken und vor Oxidation (→ 1-3 bar)
• Was ist wasserstrahlgeführtes Laserschneiden? - Laserstrahl wird über Linse fokussiert und im Düsenbereich in Wasserstrahl eingekoppelt → Totalreflektion - Arbeitsbereich durch Wasserstrahl vorgegeben (ca 50mm) - sehr konstanter Durchmesser - Nd:YAG
• Was ist laserchemisches Schneiden? - WST-Abtrag durch Ätzvorgang bei Raumtemperatur → kein Ausbilden einer WEZ - WSTK liegt in passiver Ätzlösung, welche durch Temp.erhöhung mittels Laser aktiviert wird
• Was sind die Vor- und Nachteile des laserchemischen Schneidens? contra: sehr geringe Vorschub- und Abtragsraten pro: sehr hohe Oberflächenqualitäten und Genauigkeiten geringe thermische Belastung
• Von welchen Parametern hängt die Intensität der Laserstrahlung ab und wie sind diese zu wählen? - von deren Leistung und dem Fokusdurchmesser - beide so zu wählen, dass die Intensität zum Aufschmelzen ausreicht, aber noch unterhalb der Schwellintensität zum Tiefschweißen liegt
• Wodurch kann die Absorption bei gegebener Laser-WSTK-Paarung gesteigert werden? - lediglich durch eine Erhöhung der Intensität - bspw. durch gepulsten Laserstrahl → jeder Puls beginnt mit hoher Spitzenintensität und initiiert so das Aufschmelzen
• Welche Strahleinkoppelarten gibt es beim Diodenlaser und welche Brennfleckformen weisen sie auf? - Fasergekoppelt: runder Brennfleck - direkter Strahl: rechteckiger Brennfleck (senkrecht oder parallel zur Vorschubrichtung)
• Welche Bestrahlungsarten gibt es beim Kunststoffschweißen? - Konturschweißen - Simultanschweißen - Quasisimultanschweißen - Maskenschweißen
• Wie lauten die Schritte zur Ausbildung einer Dampfkapillare und wodurch wird das Tiefschweißen möglich? Strahleinfall → Erwärmung → Schmelzen → Verdampfen → Plasma abdampfendes Material verursacht Druck auf das Schmelzbad  → Entstehung einer Vertiefung im Schmelzbad an der Stelle des Strahlzentrums → Verdampfungsfront bewegt sich in die Tiefe → Ausbildung des Keyholes
• Welche Triebkräfte beeinflussen die Strömung im Schmelzbad? - Lorentz-Kraft (spielt eine untergeordnete Rolle) - Gravitationsströmung (durch Dichteunterschiede, aufgrund Temperaturgradienten) - Marangoni-Strömung (durch unterschiedliche Oberflächenenergieen) - Dampfströmung (durch Metalldampf der mit hoher Geschw. aus dem Keyhole austritt) - Rückstoßdruck (verdampfendes Metall an der Oberfläche innerhalb des Keyholes)
• Puls-Mode-Schweißen - einzelne Punkte  - Aneinanderreihung für Naht - Pulsform beeinflusst Schweißergebnis ( Standardpuls, Puls mit Anfangspeak, Aufsteigende Rampe, Absteigende Rampe, Spike) - Erhöhung der Pulsenergie / Pulsdauer → größeres SB, größere Spaltüberbrückbarkeit - bei dünnen Blechen: Einfluss der Gravitationskraft im Verhältnis zur Oberflächenspannung gering
• Was ist shadow-welding? - Sonderverfahren für Zahnrad-Welle-Verbindung - Bauteil wird anstelle von Laserstrahl sehr schnell bewegt → Rundnähte
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• Wie hoch kann die Schweißgeschwindigkeit maximal gewählt werden? theoretisch so hoch bis Wechselwirkung zwischen Strahl und Oberfläche nicht mehr ausreicht Keyhole verdrängt Schmelze durch Vorschub Schmelze fließt um Keyhole und vereinigt sich dahinter bei zu hohen Geschwindigkeiten kommt es allerdingt zu Humping: erhöhte Strömungsgeschwindigkeit → Drucksprünge, Schmelzauswurf Mikrotiefschweißen: Strömungsgeschwindigkeit spielt geringere Rolle
• Wie sehen Scheißnähte bzgl. der Schweißgeschwindigkeit aus? vSchweiß↓ → Weinglas- oder Nagelkopfform vSchweiß↑ → gleichmäßige Einkoppelung, nahezu rechteckig
• Was ist Legieren? - Umschmelzen mit Zusatzwerkstoff - Direkt eingebracht oder vordeponiert - homogene Aufmischung (Schmelzbadkonvektion und Diffusion)
• Was ist Dispergieren? - Zusatzmaterial als Hartstoff der nicht aufschmilzt - homogene Verteilung
• Was ist Tieflegieren? - eingeschränkte Eindringtiefe bei Wärmeleitungsprozess (limitiert durch Wärmeleitfähigkeit) - ohne Pulverzufuhr
• Was ist Dickschichtbeschichten? - Auftragsschweißen (Wiederherstellung der Ausgangsgeometrie → Reperaturschweißen) - flasche Aufmischungszone - geringe Durchmischung - Zusatzmaterial vorwiegend als Pulver - Einsatz auch im Rapid Prototyping und Rapid Tooling
• Welche Lichtwellenleitung gibt es? - Studenindex-Faser - Monomode-Faser - Gradientenindex-Faser
• Was kann durch einen Laser in Kunststoffen ausgelöst / beeinflusst werden? - Polymerisation - Photoisimeration - Wellenleiter- & Gitterstruktur können beeinflusst werden
• Was kann in Glas durch den Laserstrahl hervorgerufen werden? - Durch Photonenbeschuss kommt es zu Farbzentren Grundlage der Farbzentren sind Fremdionen im Zusammenwirken mit Gitterbaufehlern

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