TY - THES

T1 - Anwendung mittels Laserstrahlung induzierter thermischer Spannungen auf den Richtprozess von Blechen

AU - Ratzenberger, Florian Rudolf

N1 - gesperrt bis null

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist eine Basis für das Richten von Blechbauteilen mittels Laserstrahlung zu schaffen. Hierfür muss zuerst der Prozess des Laserstrahlbiegens genau analysiert werden um die Auswirkung der einzelnen relevanten Parameter zu verstehen und zu beherrschen. Diese Erkenntnisse können im Anschluss daran genutzt werden um die Eliminierung von unerwünschten Eigenspannungen bzw. Unebenheiten zu realisieren. Zu Beginn der vorliegenden Arbeit wird auf die physikalischen Grundlagen, die zum Verzug von ebenen Blechen führen bzw. diesen beeinflussen, eingegangen. Anschließend wird zur Klärung der Anforderungen an die Blechrichtung mittels elektromagnetischer Strahlung der Richtprozess im Allgemeinen beschrieben. Im darauffolgenden Kapitel wird die Theorie der Laserstrahlung, die durch die Wärmeeinbringung in das Bauteil den Umformprozess realisiert, thematisiert. Da es sich bei dem für die Versuchsreihe verwendeten Lasertyp um einen Kohlenstoffdioxid (CO2)-Laser handelt, wird dieser im selben Kapitel näher betrachtet. Nachfolgend wird der Zusammenhang zwischen der Wärmeeinbringung und der Formgebung mittels CO2-Laser behandelt, wobei besonders auf Strahlungsabsorption und Wärmeleitung eingegangen wird. Im nächsten Abschnitt dieser Abhandlung wird über die verschiedenen Einflussgrößen im Laserumformprozess ein analytisches Berechnungsmodell, das zur Abschätzung der Auswirkungen der Laserstrahlung auf das Blechbauteil dient, für den Temperatur-Gradienten-Mechanismus angegeben. Dieses Modell gilt es im darauffolgenden Kapitel durch eine Versuchsreihe, die mit dem vom Lehrstuhl für Umformtechnik der MU Leoben zur Verfügung gestellten CO2-Laser hergestellt wurde, zu validieren. Abschließend werden die so erworbenen Kenntnisse interpretiert, analysiert und bezüglich der Fragestellung, ob das vorgestellte analytische Prozessmodell für die Entwicklung von Regelungssoftware zur gezielten Richtung von Blechwerkstücken genutzt werden kann, diskutiert. Im letzten Abschnitt dieser Diplomarbeit wird zudem ein Ausblick bezüglich der Applikation von Laserstrahlung für die Blechrichtung bzw. der Formgebung im Allgemeinen gegeben.

AB - Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist eine Basis für das Richten von Blechbauteilen mittels Laserstrahlung zu schaffen. Hierfür muss zuerst der Prozess des Laserstrahlbiegens genau analysiert werden um die Auswirkung der einzelnen relevanten Parameter zu verstehen und zu beherrschen. Diese Erkenntnisse können im Anschluss daran genutzt werden um die Eliminierung von unerwünschten Eigenspannungen bzw. Unebenheiten zu realisieren. Zu Beginn der vorliegenden Arbeit wird auf die physikalischen Grundlagen, die zum Verzug von ebenen Blechen führen bzw. diesen beeinflussen, eingegangen. Anschließend wird zur Klärung der Anforderungen an die Blechrichtung mittels elektromagnetischer Strahlung der Richtprozess im Allgemeinen beschrieben. Im darauffolgenden Kapitel wird die Theorie der Laserstrahlung, die durch die Wärmeeinbringung in das Bauteil den Umformprozess realisiert, thematisiert. Da es sich bei dem für die Versuchsreihe verwendeten Lasertyp um einen Kohlenstoffdioxid (CO2)-Laser handelt, wird dieser im selben Kapitel näher betrachtet. Nachfolgend wird der Zusammenhang zwischen der Wärmeeinbringung und der Formgebung mittels CO2-Laser behandelt, wobei besonders auf Strahlungsabsorption und Wärmeleitung eingegangen wird. Im nächsten Abschnitt dieser Abhandlung wird über die verschiedenen Einflussgrößen im Laserumformprozess ein analytisches Berechnungsmodell, das zur Abschätzung der Auswirkungen der Laserstrahlung auf das Blechbauteil dient, für den Temperatur-Gradienten-Mechanismus angegeben. Dieses Modell gilt es im darauffolgenden Kapitel durch eine Versuchsreihe, die mit dem vom Lehrstuhl für Umformtechnik der MU Leoben zur Verfügung gestellten CO2-Laser hergestellt wurde, zu validieren. Abschließend werden die so erworbenen Kenntnisse interpretiert, analysiert und bezüglich der Fragestellung, ob das vorgestellte analytische Prozessmodell für die Entwicklung von Regelungssoftware zur gezielten Richtung von Blechwerkstücken genutzt werden kann, diskutiert. Im letzten Abschnitt dieser Diplomarbeit wird zudem ein Ausblick bezüglich der Applikation von Laserstrahlung für die Blechrichtung bzw. der Formgebung im Allgemeinen gegeben.

KW - laser forming

KW - laser bending

KW - straightening of sheet metal

KW - analytical model for the bending angle

KW - shaping by means of laser radiation

KW - bending angle

KW - thermal stresses

KW - Laserumformung

KW - Laserstrahlbiegen

KW - Blechrichtung

KW - Richtprozess

KW - Formgebung mittels Laser

KW - analytisches Berechnungsmodell

KW - Biegewinkel

KW - thermische Eigenspannungen

M3 - Masterarbeit

ER -