Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW

3.4 Variation des Anstellwinkels der Bearbeitungsoptik 35
zusehen ist, (vgl. [18]). Darauf begründet sind der induzierte Verdampfungsprozess
und der dementsprechende dynamische Druck des abströmenden Metalldampfes bei
konstanter Vorschubgeschwindigkeit ebenfalls konstant. Eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit
v führt zu einer Zunahme der durch die Intensität I0 bestimmten
Kapillarneigung �. Dadurch wird die durch den Laserstrahl bestrahlte Fläche reduziert
und die darauf absorbierte Intensität Iabs nimmt zu. Demzufolge steigen die Verdampfungsrate
und der dynamischen Druck des abströmenden Metalldampfes. Wird letztlich
die Vorschubgeschwindigkeit derart erhöht, so dass sich keine Dampfkapillare
mehr ausbilden kann, nähert sich die jeweilige absorbierte Intensität Iabs dem Produkt
aus einfallender Intensität I0 und materialabhängigem Absorptionsgrad A an. Darüber
hinaus bestätigen diese Ergebnisse die theoretischen Annahmen in [18].
3.4 Variation des Anstellwinkels der Bearbeitungsoptik
In Kapitel 3.3 wird die Ausbildung der Kapillare sowie deren Neigung in Abhängigkeit
der wesentlichen Schweißparameter Vorschubgeschwindigkeit, Fokusdurchmesser
und Laserleistung bei senkrechtem Strahleinfall ausführlich diskutiert. Die Bearbeitungsoptik
in Bild 3.2 ist an einer schwenkbaren Halterung befestigt, sodass sich der
Anstellwinkel � bezüglich der Vorschubrichtung variieren und dessen Einfluss mit der
koaxialen CMOS-Kamera beobachten lässt. Bild 3.8 zeigt die Ausbildung der Dampfkapillare,
wobei sich die Fokusebene immer auf der Probenoberseite befindet.
v = 7 m/min
v = 11 m/min
� � = -12° (schleppend) � � = 0° (senkrecht) � � = +12° (stechend)
� � = -12° (schleppend) � � = 0° (senkrecht) � � = +12° (stechend)
400 μm
Bild 3.8: Ausbildung der Kapillargeometrie in Abhängigkeit des Anstellwinkels der Bearbeitungsoptik
bei zwei Vorschubgeschwindigkeiten (e = 2 mm; df = 400 μm;
PL = 6 kW).