Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW
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110 5 Schweißnahtqualität<br />
bildung <strong>in</strong> Kapitel 3, welchen E<strong>in</strong>fluss <strong>der</strong> von <strong>der</strong> geneigten Kapillarfront abströmende<br />
Metalldampf auf den Spritzerentstehungsmechanismus bei e<strong>in</strong>er Durchschweißung<br />
hat.<br />
Schmelzbad<br />
Materialfluss<br />
an <strong>der</strong> Phasengrenze<br />
gasförmig/flüssig<br />
nach unten austreten<strong>der</strong><br />
Metalldampf als Folge <strong>des</strong><br />
reflektierten Strahls<br />
Spritzer<br />
von <strong>der</strong> Front abströmen<strong>der</strong><br />
Metalldampf<br />
Kapillarfront<br />
Bild 5.22: Schema <strong>der</strong> Kapillar- und Schmelzbadgeometrie bei e<strong>in</strong>er Durchschweißung.<br />
Gleich wie bei e<strong>in</strong>er E<strong>in</strong>schweißung trifft <strong>der</strong> senkrecht von <strong>der</strong> Kapillarfront abströmende<br />
Metalldampf auf die Kapillarrückwand, an welcher aufgrund <strong>des</strong> nach oben<br />
wirkenden Impuls pPG an <strong>der</strong> Phasengrenze gasförmig/flüssig <strong>der</strong> Kapillarrückwand<br />
die Schmelze aus dem Inneren nach oben beför<strong>der</strong>t wird. Allerd<strong>in</strong>gs gilt es zu beachten,<br />
dass aufgrund <strong>der</strong> freien Kapillaraustrittsöffnung die Wechselwirkungsfläche zwischen<br />
e<strong>in</strong>fallendem <strong>Laser</strong>strahl und geneigter Kapillarfront und gleichermaßen das<br />
Volumen <strong>des</strong> abströmenden Metalldampfes (beim ersten Auftreffen <strong>des</strong> <strong>Laser</strong>strahls)<br />
verr<strong>in</strong>gert werden. Werden dementsprechend die Blechdicke e = 2 mm<br />
(~ Wechselwirkungsfläche bei e<strong>in</strong>er Durchschweißung) und die bei e<strong>in</strong>er E<strong>in</strong>schweißung<br />
direkt vom e<strong>in</strong>fallenden <strong>Laser</strong>strahl berechnete Tiefe tbe aus Bild 3.14 (~ direkt<br />
bestrahlten Fläche bei e<strong>in</strong>er E<strong>in</strong>schweißung) <strong>in</strong>s Verhältnis gesetzt, lässt sich die relative<br />
Abnahme <strong>des</strong> abströmenden Metalldampfvolumens bei e<strong>in</strong>er Durchschweißung<br />
ermitteln, siehe Bild 5.23. Nach dem Überschreiten <strong>der</strong> Durchschweißgrenze <strong>in</strong> Abhängigkeit<br />
<strong>der</strong> Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit und demnach <strong>der</strong> Kapillarneigung wird das<br />
abströmende Dampfvolumen nicht mehr reduziert.<br />
Analog zur Wechselwirkungsfläche zwischen e<strong>in</strong>fallendem <strong>Laser</strong>strahl und <strong>der</strong> geneigten<br />
Kapillarfront und dem davon abströmenden Metalldampfvolumen wird bei<br />
e<strong>in</strong>er direkten Durchschweißung die Angriffsfläche an <strong>der</strong> Kapillarrückwand um den<br />
Wert e/tbe verr<strong>in</strong>gert. Das wirkt sich wie<strong>der</strong>um auf den nach oben wirkenden Impuls<br />
pPG und damit auf den Materialfluss <strong>in</strong> <strong>der</strong> Phasengrenze gasförmig/flüssig aus. Trotz<br />
<strong>der</strong> Abnahme <strong>des</strong> Metalldampfvolumens bleibt die Verdampfungsrate und damit <strong>der</strong>
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