Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW
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5.2 Spritzerentstehung beim Schweißen von Stahl 103<br />
wie <strong>der</strong> Aufwärtsbewegung <strong>der</strong> Schmelze durch die Kolbenwirkung), lösen sich die<br />
Spritzer an <strong>der</strong>en Oberkante ab. Aufgrund <strong>des</strong> hohen dynamischen Drucks <strong>des</strong> Metalldampfjets<br />
wird e<strong>in</strong> <strong>der</strong>artiger Impuls auf die Kapillarrückwand ausgeübt, dass die kle<strong>in</strong>en<br />
Spritzer (im Vergleich zu v < 9 m/m<strong>in</strong>) e<strong>in</strong>e große Beschleunigung erfahren. Dies<br />
lässt sich ebenfalls mit <strong>der</strong> strichförmigen Ersche<strong>in</strong>ung <strong>der</strong> Spritzer <strong>in</strong> Bild 5.10 erkennen.<br />
Bei den vorangehenden Ausführungen zum Antriebsmechanismus für die Spritzerentstehung<br />
hat sich herausgestellt, dass sich <strong>der</strong> im Vergleich zur Kapillarneigung � größere<br />
maximale Ablösew<strong>in</strong>kel <strong>der</strong> Spritzer � nicht e<strong>in</strong>zig durch die Abdampfrichtung<br />
beschreiben lässt. Vielmehr spielt e<strong>in</strong> nach oben wirken<strong>der</strong> Impuls <strong>der</strong> Schmelze pPG<br />
an <strong>der</strong> Phasengrenze gasförmig/flüssig <strong>der</strong> Kapillarrückwand e<strong>in</strong>e nicht zu vernachlässigende<br />
Rolle, siehe Bild 5.16.<br />
Impuls <strong>der</strong> Schmelze<br />
an <strong>der</strong> Phasengrenze<br />
gasförmig/flüssig<br />
��<br />
Impuls <strong>des</strong><br />
Schmelztröpfchen<br />
��<br />
Impuls <strong>des</strong> Metalldampfs<br />
auf die Schmelze <strong>der</strong><br />
Kapillarrückwand<br />
Bild 5.16: Ablösekriterium <strong>der</strong> Schmelztröpfchen bei <strong>der</strong> Kapillarneigung � und maximalem<br />
Ablösew<strong>in</strong>kel <strong>der</strong> Spritzer �.<br />
Der nach oben wirkende Impuls <strong>der</strong> Schmelze pPG an <strong>der</strong> Phasengrenze wird vornehmlich<br />
durch die Reibung (Impulsübertrag) zwischen den von <strong>der</strong> geneigten Kapillarfront<br />
abströmenden Metalldampf mit dem dah<strong>in</strong>terliegenden Schmelzbad sowie durch weitere<br />
<strong>in</strong>duzierte Mechanismen (z. B. Umströmung an <strong>der</strong> Kapillarunterseite) hervorgerufen.<br />
Bereits <strong>in</strong> Bild 3.7 konnte gezeigt werden, dass aufgrund <strong>des</strong> Selbstregulierungsmechanismus<br />
zwischen <strong>der</strong> Kapillarfrontneigung � und <strong>der</strong> e<strong>in</strong>fallenden Intensität<br />
I0 bei konstanter Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit v die absorbierte Intensität Iabs auf <strong>der</strong><br />
geneigten Kapillarfront und damit die Verdampfungsrate bzw. <strong>der</strong> dynamische Druck<br />
<strong>des</strong> abströmenden Metalldampfes unabhängig von den <strong>in</strong>tensitätsbestimmenden Parametern<br />
s<strong>in</strong>d. E<strong>in</strong>e Erhöhung <strong>der</strong> Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit führt zu e<strong>in</strong>er größeren Kapillarneigung<br />
und schließlich zu e<strong>in</strong>er höheren Verdampfungsrate, weswegen <strong>in</strong> diesem<br />
Fall von e<strong>in</strong>em anwachsenden E<strong>in</strong>trag k<strong>in</strong>etischer Energie an die Phasengrenze
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