Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW

5.2 Spritzerentstehung beim Schweißen von Stahl 99
bleibt diese trotz der gewaltigen Schmelzbadbewegung weitestgehend ringförmig, siehe
Bild 5.13.
Schmelzbad
lokale Verdampfung
und resultierender Dampfjet
Spritzer
Schmelzeanhäufung
Bild 5.13: Schema der Kapillar- und Schmelzbadgeometrie bei Vorschubgeschwindigkeiten
unterhalb v = 5 m/min (links). Rechts: Momentaufnahme mit der Hochgeschwindigkeitskamera.
Die Spritzer lösen sich an der Randzone der Kapillareintrittsöffnung
ab.
Ebenfalls lässt sich in diesem Vorschubgeschwindigkeitsbereich eine chaotische Spritzerablösung
beobachten (vgl. Bild 5.10), die vornehmlich an der Randzone der Kapillareintrittsöffnung
stattfindet. Der starken Fluktuationen unterliegende Metalldampfjet
korreliert mit der kegelförmigen Ablöserichtung der Spritzer, welche sich ebenfalls
mit den willkürlich auftretenden Schmelzeanhäufungen um die Kapillare deckt.
Vorschubgeschwindigkeiten zwischen v = 6 - 8 m/min
Mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit (v = 6 - 8 m/min) zeigt sich anhand der
Aufnahmen mit der Hochgeschwindigkeitskamera, dass die Kapillarrückwand nach
hinten gedrückt wird. Eine große Schmelzbadwelle auf der Kapillarrückwand ist die
Folge, von deren oberem Rand die gerichtete Spritzerablösung stattfindet, siehe Bild
5.14. Ausgelöst durch den abströmenden Metalldampf oszilliert die Schmelzbadwelle
vor und zurück und wird in periodischen Abständen nach hinten ausgeworfen. Im
Moment der Spritzerablösung wird die Schmelzbadwelle „abgebaut“ (Bild 5.14 �),
hingegen baut sie sich bei ihrer Vorwärtsbewegung in Richtung der Kapillare erneut
auf (Bild 5.14 �). Erreicht die Schmelzbadwelle den Bereich der Wechselwirkungszone,
versucht sie die Dampfkapillare zu schließen. Allerdings drückt der permanent
von der Kapillarfront abströmende Metalldampf die Schmelze der Kapillarrückwand
nach hinten und resultiert in einer erneuten Spritzerablösung.