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An automatable algorithm for measurement of fluid flow during laser fusion cutting using in‐situ trim cut analysis

Abstract

Irregularities inside the fluid flow in laser fusion cutting of sheet metals cause quality defects like large striation depths or adhered dross. Trim-cut analysis is used to measure the flow velocities of the molten material by high speed imaging. The so-called streak analysis creates a repetitive pattern for multiple melt waves and the angle of these patterns is assignable to specific flow velocities. In this article, a discrete fourier transform is used to automatically determine the spatial distribution of flow velocities. The results show that identifying the velocity domains and assigning them to the parameters of the cutting process and quality characteristics is a promising approach to enhance the understanding and to achieve higher quality cuts.

Translation abstract

Beim Laserstrahlschmelzschneiden von metallischen Werkstoffen verursachen Unregelmäßigkeiten in der Schmelzströmung unerwünschte qualitätsmindernde Merkmale, wie eine große Schnittflankenrautiefe oder die Anhaftung von Bart. Zur Analyse der Strömungsgeschwindigkeiten in der Schmelze werden Hochgeschwindigkeitsvideographien aus Besäumschnittuntersuchungen mit Hilfe der sogenannten Streak-Analyse ausgewertet, so dass die Geschwindigkeit der Schmelzwellen auf der Schneidfront einem wiederkehrenden Muster unter einem bestimmten Winkel zuzuordnen ist. Zur automatisierten Bestimmung der ortsabhängigen Geschwindigkeiten wird eine diskrete Fouriertransformation eingesetzt. Die Identifikation verschiedener Geschwindigkeitsdomänen und ihre Zuordnung zu den Prozessparametern und den Qualitätsmerkmalen zeigt neue Wege für Schnitte mit hoher Qualität auf.

Autoren:   U. Jansen, D. Arntz, D. Petring, W. Schulz, R. Poprawe
Journal:   Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Band:   48
Ausgabe:   12
Jahrgang:   2018
Seiten:   1298
DOI:   10.1002/mawe.201700168
Erscheinungsdatum:   10.01.2018
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