Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW
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6 Zusammenfassung 135<br />
Mit diesen Beobachtungen wurde gezeigt, dass <strong>in</strong>sbeson<strong>der</strong>e mit zunehmen<strong>der</strong> Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
die Kapillarneigung sowie <strong>der</strong> dynamische Druck <strong>des</strong> abströmenden<br />
Metalldampfes zunehmen und damit die Stabilität <strong>der</strong> Kapillarrückwand herabsetzen.<br />
Es ist <strong>des</strong>halb notwendig die Schmelzbaddynamik an <strong>der</strong> Kapillarrückwand<br />
zu kontrollieren, da die Spritzerablösung ausschließlich an dieser Stelle stattf<strong>in</strong>det.<br />
E<strong>in</strong>e Lösung <strong>der</strong> Problemstellung, die Kapillarneigung bei sonst konstanten Prozessparametern<br />
zu reduzieren, lässt sich mit Hilfe e<strong>in</strong>er stechenden Strahlanstellung ohne<br />
E<strong>in</strong>bußen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Nahtausbildung erreichen. Ausgehend vom senkrechten Strahle<strong>in</strong>fall<br />
wird <strong>der</strong> Ablösew<strong>in</strong>kel <strong>der</strong> Spritzer gleichermaßen reduziert, bis <strong>der</strong>en M<strong>in</strong>imum bei<br />
senkrechter Kapillarfront herbeigeführt wird. Allerd<strong>in</strong>gs s<strong>in</strong>d <strong>der</strong> zunehmenden Stabilität<br />
an <strong>der</strong> Kapillarrückwand <strong>in</strong>folge <strong>der</strong> stechenden E<strong>in</strong>strahlrichtung fluiddynamische<br />
Grenzen gesetzt. Bildet sich demnach die Kapillarfront nach vorne aus, schiebt<br />
<strong>der</strong> <strong>in</strong>s Kapillar<strong>in</strong>nere gerichtete Dampfjet die gesamte Schmelze an <strong>der</strong> Kapillarrückwand<br />
nach oben und türmt sich zu periodisch auftretenden „Humps“ auf. Weiterführende<br />
Untersuchungen haben ergeben, dass sich neben e<strong>in</strong>er höheren Fokussierbarkeit<br />
bzw. <strong>Laser</strong>leistung sowie e<strong>in</strong>er stechenden Optikausrichtung die Kapillarfront und<br />
damit <strong>der</strong> Ablösew<strong>in</strong>kel <strong>der</strong> Spritzer mit e<strong>in</strong>er negativen Fokuslage reduzieren lassen.<br />
Die Zielsetzungen <strong>der</strong> Arbeit konnten somit erfüllt und zu e<strong>in</strong>em besseren Prozessverständnis<br />
beim <strong>Laser</strong>strahlschweißen mit beson<strong>der</strong>s kle<strong>in</strong>en Fokusdurchmessern beitragen.<br />
Die umfangreichen Untersuchungen haben die sehr vielfältigen Vorteile deutlich<br />
gemacht, die durch den E<strong>in</strong>satz höherer Fokussierbarkeit entstehen. Zudem haben sich<br />
Synergieeffekte zwischen höherer <strong>Laser</strong>leistung sowie besserer Fokussierbarkeit und<br />
erhöhter Schweißnahtqualität e<strong>in</strong>gestellt, welche e<strong>in</strong> effizientes <strong>Laser</strong>strahlschweißen<br />
ermöglichen. Der Vergleich mit an<strong>der</strong>en <strong>Laser</strong>strahlquellen ermöglicht darüber h<strong>in</strong>aus<br />
dem Anwen<strong>der</strong> e<strong>in</strong>e Abwägung <strong>der</strong> Vor- und Nachteile <strong>der</strong> e<strong>in</strong>zelnen Verfahrensvarianten<br />
und erleichtert damit die Entscheidung für e<strong>in</strong>en s<strong>in</strong>nvollen und <strong>in</strong> <strong>der</strong> Gesamtheit<br />
wirtschaftlichen E<strong>in</strong>satz <strong>des</strong> Werkzeugs <strong>Laser</strong>.
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