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Thermisches Trennen von isolierten Zugseilen mittels Laserstrahl - IFS



Anlass der Beratung:

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Abb.1: Zugseil (komplett)
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Abb.2: getrenntes Seil (links Trennstelle Originalzustand, rechts Trennstelle abisoliert / gesplissen)
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Abb.3: Versuchsanordnung
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Abb.4: Seilenden nach dem Lasertrennen
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Abb.1: Seilende lasergetrennt und mechanisch abisoliert

    Für die Herstellung von Zugseilen gemäß Abb.: 1 ist es notwendig, das auf Rollen aufgespulte Drahtseil aus CrNi - Stahl mit einem Durchmesser von 1,0 mm exakt abzulängen und nachfolgend an den Enden die Isolationsbeschichtung zu entfernen. Bei konventioneller Vorgehensweise kommt es beim mechanischen Entfernen der Isolierung zu einem Aufspleißen der Drahtseilenden entsprechend Abb. 2.

Aufgabenstellung:

    Um dem Problem des Aufspleißens der Zugseilenden zu begegnen, wird ein thermisches Verschmelzen der einzelnen Fasern des Seiles an beiden Enden angestrebt. Dabei sind die vorgegebenen Längentoleranzen des Zugseils exakt einzuhalten.

Vorgehensweise:

    Zum thermischen Trennen des Zugseiles mittels Laserstrahl wird ein Nd:YAG-Festkörperlaser mit einer maximalen Ausgangsleistung von 600 W eingesetzt, der im Pulsbetrieb arbeitet.
    Das Drahtseil wird unter dem Laserstrahl so positioniert, dass sich der Strahlfokus auf der Materialoberseite befindet. Im Verlauf mehrerer aufeinanderfolgender Einzelpulse des Lasers erfolgt eine Materialtrennung in Verbindung mit einem Verschmelzen der Einzelfasern des Seiles an der Trennstelle. In Abhängigkeit von der Pulsenergie, der Pulsanzahl und dem Tastverhältnis kann der wärmebeeinflußte Bereich der Trennstelle auf ein Minimum reduziert werden. Die Ermittlung geeigneter Parameter bildete den Gegenstand einer Versuchsreihe.

Ergebnisse:

    Aufgrund der konzentrierten Energieeinbringung durch den gepulsten Laserstrahl wird die Isolierung des Seiles nur in einem sehr schmalen Bereich neben der Trennstelle über ihre Schmelztemperatur erwärmt und damit zerstört. In Abhängigkeit von den Prozessparametern kann der wärmebeeinflusste Bereich der Trennstelle auf ein Minimum reduziert werden (Abb.: 4). Beim nachfolgenden mechanischen Abisolieren der Drahtenden wurde kein Aufspleißen der Einzelfasern beobachtet (Abb.: 5). Damit konnte die Eignung dieser Technologie zur Lösung der eingangs geschilderten Problemstellung bei optimierten Prozessparametern nachgewiesen werden.

Auswirkungen auf den Betrieb:

    Mit der vorgestellten Technologievariante kann das Ablängen der Zugseile und das nachfolgende Abisolieren in der geforderten Qualität durchgeführt werden. Von der Firma wird das Lasertrennen als Alternativvariante in die Überlegungen zur Technologieplanung einbezogen. Nächste Schritte bei einem angestrebten Lasereinsatz sollten im Hinblick auf eine Prozessoptimierung unter den Aspekten wirtschaftlicher Verfahrenseinsatz (Anlagentechnik, Investitionskosten, Prozeßintegration) und Prozeßsicherheit erfolgen. In Abhängigkeit der angestrebten Stückzahlen und des Bauteilsortiments ist eine Lohnfertigung bzw. die Installation eines eigenen Lasersystems in Betracht zu ziehen.

Bearbeiter:

 
 
Erstellt: 14.08.2009 13:53:10 | Letzte Änderung: 22.01.2003 14:57:31
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