Download e-book for iPad: Optimierung von HF-Gasentladungen für schnell längsgeströmte by Rüdiger Paul

By Rüdiger Paul

ISBN-10: 3322967298

ISBN-13: 9783322967299

ISBN-10: 3519062100

ISBN-13: 9783519062103

Seit der erstmaligen Realisierung des CO2-Lasers im Jahre 1964 durch Patel [1] hat die ser Gaslaser eine diversifizierte Entwicklung mit extremen Leistungssteigerungen durchge macht, von anfii.nglich einigen mW bis heute einige 10 kW. Nicht zuletzt dadurch gewinnt er seit einigen Jahren als thermisches Werkzeug fiir industrielle Anwendungen zuneh mend an Bedeutung. Insbesondere in der Fertigung hat er sich sowohl in traditionellen Verfahren wie Trennen und Fiigen, als auch bei neuartigen Techniken wie Abtragen und Oberfiii.chenveredeln (Umschmelzen, Legieren etc.) bewiihrt. Der Vorteil gegeniiber bis herigen Technologien ist die zielgerichtete und regelbare Einbringung hochster Leistungs dichten in das Werkstiick. Der folgende kurze historische Uberblick zeigt die wesentlichen Entwicklungsschritte auf, welche diese zunehmende Akzeptanz des CO2-Lasers in der Industrie erst ermoglichten. Eine vollstii.ndige Aufziihlung sii.mtlicher Varianten wird dabei nicht angestrebt, vielmehr stehen die grundlegenden Konzepte und Strategien zur Steigerung d.er Laserleistung und der Strahlqualitii.t (Fokussierbarkeit) im Vordergrund. Aus industrieller Sicht kommen noch wirtschaftliche Aspekte wie niedrige Kosten, Kompaktheit und Zuverliissigkeit der Strahlquelle hinzu. Basierend auf den physikalischen Prinzipien der Strahlerzeugung haben sich unterschied lich erfolgreiche Anregungstechniken und Kiihlkonzepte etabliert, aus denen sich Ansatze fiir Optimierungen und zukiinftige Entwicklungen ableiten lassen.

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Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatig keit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer - In stitut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. H. -J. Warnecke, dem Direktor des IPA und Leiter des Instituts fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart, bin ich fur seine wohlwollende Unterstutzung und Forderung sowie fur die wertvollen Hinweise zu der Arbeit zu grossem Dank ver pflichtet.

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Die Kennlinie U = Z· 1 der Gesamtimpedanz k = Rpi + wctI(t)) ist nichtlinear. 46 Kapitel 4. B. wenn aus dem "Spitze-Spitze-Wert" des Oszilloskops der Effektivwert berechnet wird), als auch auf die Messungen mit dem Leitungsrefiektometer, da das Vektorvoltmeter nur bei der Grundfrequenz miBt. Der Beitrag der hoheren Harmonischen betragt nach [96] auch bei deutlich erkennbarer Anharmonizitiit allerdings weniger als 10%. ngs der Stromungsrichtung bei unterschiedlich verkippter Masseelektrode zu erhalten, wurde diese in drei Segmente geteilt und die Masseleitungen jeweils durch eine Stromspule gefiihrt.

3 in kW 4 --- 5 Abb. 7, aber schrage Ausrichtung cler Elektrodensegmente. 48 Kapitel 4. Messung des Plasmawiderstands ein geringerer Strom als durch_die anderen beiden, und die Leuchtdichte nimmt stromab zu. h. mit zunehmendem Gasdruck mufi auch die Verkippung der Masseelektrode vergrofiert werden, urn eine gleichmiillige Entladung in Stromungsrichtung sicherzustellen. Bei dem hohen Gasdruck von 307 hPa andert sich die Leuchtdichteverteilung mit zunehmender HF-Leistung nicht nur in Stromungsrichtung deutlich, sondern auch in den Ebenen senkrecht dazu.

Sie werden in den Kapiteln 6, 7, 8 und 9 erneut aufgegriffen . 5 Uberblick der wichtigsten Ergebnisse Es wurden drei Verfahren vorgestellt, mit denen der Plasmawiderstand bestimmt werden kann. Das erste beruht auf dem in Kapitel3 eriiiuterten elektrischen Schaltbild der gesamten Entladungsanordnung und modelliert rechnerisch den AnpaBvorgang. Durell Variatioll der Entladungsimpedanz ergibt sich direkt der gesuchte Plasmawiderstdnd. Das zweite Verfahren verwendet ein Reflektometer aus lose gekoppelten Leitungen, aus dessen Megsignalen sich eine Gesamtimpedanz ergibt.

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Optimierung von HF-Gasentladungen für schnell längsgeströmte CO2-Laser by Rüdiger Paul


by Michael
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