Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW

5.2 Spritzerentstehung beim Schweißen von Stahl 101
Kapillarrückwand gerichtet und hat die Spritzerablösung an deren Oberkante zur Folge.
Kapillarrückwand
Dampfjet
Spritzer
Wechselwirkungszone
Kapillarrückwand
Bild 5.15: Schema der Kapillar- und Schmelzbadgeometrie bei Vorschubgeschwindigkeiten
zwischen v = 9 - 11 m/min (links). Rechts: Momentaufnahme mit der
Hochgeschwindigkeitskamera. Die Spritzer lösen sich an der Kapillarrückwand
ab.
Bereits in Bild 5.10 hat sich gezeigt, dass die sich ablösenden Spritzer in ihrer Anzahl
zwar deutlich zunehmen, verlieren aber gleichermaßen an Größe (ausgedrückt durch
den augenscheinlichen Spritzerdurchmesser). Dieser Zusammenhang kann durch die
Beobachtungen mit der Hochgeschwindigkeitskamera bestätigt werden.
Diskussion
Aus der Aufeinanderfolge der drei beobachteten Vorschubbereiche lässt sich ein Szenario
ableiten, bei dem der durch Verdampfung an der Kapillarfront resultierende Metalldampfjet
eine entscheidende Rolle im Hinblick auf den Spritzerentstehungsmechanismus
spielt. Der dynamische Druck des Metalldampfjets übt dann einen vergleichbaren
Druck auf die Kapillarrückwand aus und kann sie leicht verformen, wenn sich hinter
dieser ein flüssiges Volumen wie das Schmelzbad befindet. Die im Folgenden beschriebenen
Bereiche bestätigen die Beobachtungen in [59], welche jedoch aufgrund
der gewählten Prozessparameter teilweise im Übergangsbereich stattfinden.
Bei geringen Vorschubgeschwindigkeiten (v � 5 m/min) stellt sich in Abhängigkeit
der einfallenden Intensität I0 eine geringe Neigung der Kapillarfront ein, die wiederum
auf eine vertikale Ausrichtung der Dampfkapillare schließen lässt. Überwiegend in
diesem Bereich der Vorschubgeschwindigkeit hat sich gezeigt, dass die Kapillarform
einer starken Eigendynamik unterliegt. Die einfallende Intensität wird auf der vielmehr
„hügeligen“ Kapillaroberfläche unterschiedlichen stark absorbiert und resultiert in vie-