Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW
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112 5 Schweißnahtqualität<br />
5.2.4 Verbesserung <strong>der</strong> Schweißnahtqualität<br />
In Kapitel 5.2.2 und Kapitel 5.2.3 wird <strong>der</strong> Antriebsmechanismus für die Spritzerentstehung<br />
bei e<strong>in</strong>er E<strong>in</strong>- bzw. Durchschweißung <strong>in</strong> Abhängigkeit <strong>der</strong> wesentlichen Prozessparameter<br />
bei senkrechtem Strahle<strong>in</strong>fall ausführlich diskutiert. Es hat sich gezeigt,<br />
dass <strong>in</strong>sbeson<strong>der</strong>e mit zunehmen<strong>der</strong> Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit die Kapillarneigung �<br />
und damit <strong>der</strong> dynamische Druck <strong>des</strong> Metalldampfes zunehmen. Der senkrecht von <strong>der</strong><br />
Kapillarfront abströmende Metalldampfjet übt dann e<strong>in</strong>en vergleichbaren Druck auf<br />
die Kapillarrückwand aus und kann sie leicht verformen. Je höher dabei die Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
ist, <strong>des</strong>to weiter wird <strong>in</strong>folge <strong>der</strong> höheren Umströmungsgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
die Kapillarrückwand nach h<strong>in</strong>ten verschoben. Die Impulsaddition führt dann zu<br />
e<strong>in</strong>er vermehrten Spritzerablösung mit steigendem Ablösew<strong>in</strong>kel. Es ist <strong>des</strong>halb notwendig<br />
die Schmelzbaddynamik an <strong>der</strong> Kapillarrückwand zu kontrollieren, da die<br />
Spritzerablösung ausschließlich <strong>in</strong> diesem Bereich stattf<strong>in</strong>det.<br />
Variation vom Anstellw<strong>in</strong>kel <strong>der</strong> Bearbeitungsoptik<br />
In Kapitel 3.4 wird e<strong>in</strong>gehend beschrieben, welchen E<strong>in</strong>fluss e<strong>in</strong>e Variation vom Anstellw<strong>in</strong>kel<br />
<strong>der</strong> Bearbeitungsoptik auf die Ausbildung <strong>der</strong> Dampfkapillare hat. Neben<br />
<strong>der</strong> gezielten Manipulation <strong>der</strong> Kapillarfrontneigung � wird damit e<strong>in</strong>hergehend die<br />
Ausbildung <strong>der</strong> Kapillarrückwand signifikant bee<strong>in</strong>flusst (vgl. Bild 3.11). Inwieweit<br />
sich dadurch <strong>der</strong> Spritzerentstehungsmechanismus und damit <strong>der</strong> maximale Ablösew<strong>in</strong>kel<br />
<strong>der</strong> Spritzer kontrollieren lassen, zeigt Bild 5.24. S<strong>in</strong>d die wesentlichen Prozessparameter<br />
konstant und e<strong>in</strong>zig <strong>der</strong> Anstellw<strong>in</strong>kel <strong>der</strong> Bearbeitungsoptik � die variable<br />
Stellgröße, nehmen sowohl <strong>der</strong> Ablösew<strong>in</strong>kel <strong>der</strong> Spritzer als auch ihre Anzahl<br />
mit schleppen<strong>der</strong> Strahlanstellung zu. Im Gegensatz dazu s<strong>in</strong>d e<strong>in</strong>e deutliche Abnahme<br />
<strong>des</strong> Ablösew<strong>in</strong>kels und e<strong>in</strong>e reduzierte Spritzeranzahl bei stechen<strong>der</strong> E<strong>in</strong>strahlung<br />
(� > 0°) zu erkennen. Die augensche<strong>in</strong>liche Spritzergröße nimmt jedoch zu.<br />
� � = -12° (schleppend) � � = 0° (senkrecht) � � = +12° (stechend)<br />
<strong>Laser</strong> <strong>Laser</strong><br />
<strong>Laser</strong><br />
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Bild 5.24: Trajektorien <strong>der</strong> Spritzer bei e<strong>in</strong>er E<strong>in</strong>schweißung <strong>in</strong> Abhängigkeit vom Anstellw<strong>in</strong>kel<br />
<strong>der</strong> Bearbeitungsoptik (PL = 6 kW df = 400 μm und v = 7 m/m<strong>in</strong>).
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