Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW

5.2 Spritzerentstehung beim Schweißen von Stahl 121
Variation der Fokuslage
In Kapitel 4.1.3 wird eingehend beschrieben, welchen Einfluss eine Variation der Fokuslage
auf die Ausbildung der Nahtgeometrie hat. Demnach lässt sich die Einschweißtiefe
bei PL = 3 kW und sonst konstanten Prozessparametern mit einer negativen
Fokuslage um bis zu 10% steigern, bevor diese wiederum abnimmt. Eine zusätzliche
Leistungserhöhung auf PL = 6 kW führt neben einer Verschiebung der maximalen
Einschweißtiefe (bei z � -1,5 mm) zu einer Aufweitung des Schweißbereichs, in dem
die Einschweißtiefe bezüglich z = 0 mm nicht abnimmt (siehe Bild 4.20). Bereits in
Kapitel 5.1.2 wird die gesteigerte Prozessstabilität bei Aluminiumlegierungen (messbar
anhand der Schweißnahtqualität, d. h. der Häufigkeit von Poren je geschweißter
Nahtlänge) durch die Abnahme der Prozessporen infolge einer negativen Fokuslage
bestätigt. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch die Verschiebung der
Fokuslage in Strahlpropagationsrichtung der Verlauf der Isophoten und gleichermaßen
die Kapillargeometrie und damit insbesondere die Neigung der Kapillarfront maßgeblich
verändert werden.
z = -3 mm z = -1,5 mm z = 0 mm
z = +1,5 mm z = +3 mm
Bild 5.31: Trajektorien der Spritzer (Summenbild aus 80 Einzelbildern) in Abhängigkeit
der Fokuslage (PL = 6 kW df = 200 μm und v = 7 m/min).
Inwieweit sich in Abhängigkeit der Fokuslage der Spritzerentstehungsmechanismus
und damit der maximale Ablösewinkel der Spritzer kontrollieren lassen zeigt Bild 5.31
anhand der Aufnahmen mit der IR-Hochgeschwindigkeitskamera. Sind die wesentlichen
Prozessparameter konstant und einzig die Fokuslage z die variable Stellgröße,