Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW

100 5 Schweißnahtqualität
Schmelzbadwelle
Wechselwirkungszone
Spritzer
Dampfjet
Schmelzbadwelle
Bild 5.14: Schema der Kapillar- und Schmelzbadgeometrie bei Vorschubgeschwindigkeiten
zwischen v = 6 - 8 m/min (links). Rechts zeigen die Momentaufnahmen die
oszillierende Schmelzbadwelle auf der Kapillarrückwand. �: nach hinten gedrückte
Kapillare mit anschließender Spritzerablösung; � nach vorne laufende
Schmelzbadwelle.
Gleichzeitig zeigen die Beobachtungen mit der Hochgeschwindigkeitskamera, dass
nur die geneigte Kapillarfront vom einfallenden Laserstrahl getroffen wird (entgegen
dem ersten Vorschubbereich, bei dem das gleichmäßige Eigenleuchten auf eine Bestrahlung
der gesamten Kapillaroberfläche hindeutet). Aufgrund der höheren Vorschubgeschwindigkeit
gewinnt die Neigung der Kapillarfront für den senkrecht von ihr
stattfindenden Verdampfungsprozess an Bedeutung, da der resultierende Dampfjet
entgegen der Vorschubbewegung gerichtet ist (beobachtet bei gleichem Versuchsaufbau
im sichtbaren Wellenlängenbereich – ohne Abbildung).
Vorschubgeschwindigkeiten zwischen v = 9 - 11 m/min
Eine weitere Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit auf v = 9 - 11 m/min führt zu
einer deutlichen Verlängerung der Kapillareintrittsöffnung, mit einer maximalen Länge
von ungefähr dem dreifachen Fokusdurchmesser bei v = 11 m/min, siehe Bild 5.15.
Die Aufnahmen mit der Hochgeschwindigkeitskamera zeigen, dass trotz der längeren
Kapillareintrittsöffnung vereinzelt Fluktuationen vornehmlich an der Kapillarrückwand
auftreten. Jedoch sind die resultierenden Oszillationen im angrenzenden
Schmelzbad sowie ihre Größe geringer als bei den beiden vorigen Geschwindigkeitsbereichen.
Da die Neigung der Kapillarfront mit zunehmender Vorschubgeschwindigkeit
zunimmt, wird der resultierende Dampfjet vermehrt auf den oberen Bereich der
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