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Kurzfassung der Arbeit |
8 |
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Inhaltsverzeichnis |
10 |
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Verzeichnis der Symbole |
14 |
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Extended Abstract |
20 |
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1 Einleitung |
24 |
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2 Stand der Technik |
26 |
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2.1 Verfahren des Laseroberflächenveredelns von Al- Legierungen |
26 |
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2.2 Physikalische Grundlagen |
29 |
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2.2.1 Absorption von Laserstrahlen |
29 |
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2.2.2 Wärmeleitung im Bauteil |
34 |
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2.2.3 Extinktion an metallischen Partikeln |
35 |
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2.2.4 Energieeinkopplung beim Laserbeschichten |
42 |
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2.2.5 Vorgänge in der schmelzflüssigen Phase |
46 |
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2.2.6 Schichteigenschaften und -fehler |
67 |
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2.3 Grund- und Zusatzwerkstoffe |
73 |
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2.3.1 Zusatzwerkstoffe beim Oberflächenveredeln von Al- Legierungen |
73 |
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2.4 Vergleich zu anderen Beschichtungsverfahren |
80 |
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2.4.1 Thermische Spritzverfahren |
81 |
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2.4.2 Auftragschweißen |
82 |
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2.5 Industrielle Anwendungen und Perspektiven |
84 |
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3 Motivation und Aufgabenstellung |
88 |
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4 Versuchsanordnung und untersuchte Werkstoffe |
90 |
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4.1 Untersuchte Grundwerkstoffe |
90 |
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4.2 Untersuchte Zusatzwerkstoffe |
91 |
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4.2.1 Metallische Zusatzwerkstoffe |
91 |
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4.2.2 Hartstoffverstärkte Zusatzwerkstoffe |
92 |
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4.3 Eingesetzte Strahlquellen |
95 |
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4.4 Pulverdüsen und Pulverförderer |
95 |
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5 Experimente zur Vertiefung des Prozessverständnisses |
98 |
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5.1 Versuchsbeschreibung zur Prozessbeobachtung |
98 |
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5.2 Oberflächenströmung beim Laserumschmelzen |
100 |
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5.3 Beobachtungen beim Dispergieren mit karbidischen Hartstoffen |
104 |
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5.4 Beobachtungen beim Beschichten mit Pulvermi-schungen |
119 |
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5.5 Beobachtungen beim Beschichten mit metallischen Zusatzwerkstoffen |
120 |
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5.5.1 Startphase des Beschichtungsprozesses |
121 |
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5.5.2 Einfluss der Pulverförderrate und des Zusatzwerkstoffes |
122 |
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5.5.3 Einfluss der Laserleistung |
126 |
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5.5.4 Einfluss der Vorschubgeschwindigkeit |
129 |
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5.5.5 Einfluss des Schutzgases |
129 |
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5.5.6 Einfluss der Vorschubrichtung |
133 |
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5.6 Synopsis |
135 |
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6 Untersuchungen zur Prozesseffizienz |
137 |
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6.1 Experimentelle Untersuchungen zur Pulverextinktion |
137 |
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6.1.1 Betrachtung des Pulverstrahls |
137 |
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6.1.2 Versuchsaufbau für Transmissionsmessungen |
141 |
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6.1.3 Transmission bei lateraler Pulverzufuhr |
143 |
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6.1.4 Transmission bei koaxialer Pulverzufuhr |
145 |
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6.2 Experimentelle Untersuchungen zum Einkoppelgrad |
147 |
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6.2.1 Messverfahren zur Ermittlung des Einkoppelgrades |
147 |
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6.2.2 Messaufbau und Auswertung der Messungen |
149 |
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6.2.3 Energieeinkopplung bei lateraler Pulverzufuhr |
150 |
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6.2.4 Energieeinkopplung bei koaxialer Pulverzufuhr |
159 |
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6.2.5 Thermischer Wirkungsgrad und Prozesseffektivität |
160 |
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6.3 Synopsis |
163 |
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7 Werkstoffkundliche Schichtcharakterisie-rung |
165 |
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7.1 Untersuchungsmethoden zur Schichtcharakterisie-rung |
165 |
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7.2 Aluminiumbasislegierungen |
165 |
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7.3 Kupferbasislegierungen |
174 |
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7.4 Hartstoffverstärkte Schichten |
187 |
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7.4.1 Wolframschmelzkarbidhaltige Schichten |
188 |
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7.4.2 Siliziumkarbidhaltige Schichten |
193 |
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7.4.3 Titankarbidhaltige Schichten |
195 |
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7.5 Synopsis |
198 |
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8 Anwendungsbeispiele |
201 |
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9 Zusammenfassung und Ausblick |
204 |
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10 Anhang |
208 |
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10.1 Optische Daten und Werkstoffkennwerte |
208 |
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11 Literatur- und Quellenverzeichnis |
211 |
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