Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW
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4.1 E<strong>in</strong>fluss <strong>der</strong> Fokussierbarkeit 47<br />
1<br />
t ~ . (4.1)<br />
d<br />
Die Fokusdurchmesser < 200 μm zeigen e<strong>in</strong> hiervon abweichen<strong>des</strong> Verhalten. E<strong>in</strong>e<br />
weitere Verr<strong>in</strong>gerung <strong>des</strong> Fokusdurchmessers auf 100 μm führt zu e<strong>in</strong>er Abnahme <strong>der</strong><br />
E<strong>in</strong>schweißtiefe. Durch den E<strong>in</strong>satz <strong>des</strong> Faserlasers kann die E<strong>in</strong>schweißtiefe bei dem<br />
Fokusdurchmesser von 100 μm zwar gesteigert werden, offensichtlich führt jedoch <strong>der</strong><br />
gleiche limitierende Faktor zu e<strong>in</strong>er Abnahme <strong>der</strong> E<strong>in</strong>schweißtiefe bei ger<strong>in</strong>geren Fokusdurchmessern<br />
(df � 75 μm).<br />
E<strong>in</strong>schweißtiefe <strong>in</strong> mm<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
AlMgSi1<br />
Schwelle<br />
WLS<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22<br />
Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit <strong>in</strong> m/m<strong>in</strong><br />
f<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
DC04<br />
Stablaser<br />
d f = 300 μm<br />
d f = 600 μm<br />
Scheibenlaser<br />
d f = 100 μm<br />
d f = 200 μm<br />
Faserlaser<br />
d f = 50 μm<br />
d f = 75 μm<br />
d f = 100 μm<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22<br />
Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit <strong>in</strong> m/m<strong>in</strong><br />
Bild 4.1: E<strong>in</strong>schweißtiefe als Funktion <strong>der</strong> Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit für verschiedene<br />
Fokusdurchmesser und die Werkstoffe AlMgSi1 und DC04 (PL = 3 kW).<br />
Die Alum<strong>in</strong>iumlegierung AlMgSi1 zeigt im Verlauf <strong>der</strong> E<strong>in</strong>schweißtiefe für den Fokusdurchmesser<br />
600 μm <strong>in</strong> Bild 4.1 e<strong>in</strong>en Knick bei <strong>der</strong> Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit von<br />
10 m/m<strong>in</strong>. Dieser Knick kennzeichnet den Übergang vom Tiefschweißen zum Wärmeleitungsschweißen<br />
(WLS), auch Schwelle genannt. Oberhalb dieser Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
än<strong>der</strong>t sich die E<strong>in</strong>schweißtiefe nicht mehr wesentlich.<br />
Um den Mechanismus zu erklären, <strong>der</strong> die Abnahme <strong>der</strong> E<strong>in</strong>schweißtiefe verursacht,<br />
werden zunächst die E<strong>in</strong>schweißtiefe und die Nahtfläche untersucht. Bislang wurde<br />
beim Schweißen mit Festkörperlasern davon ausgegangen, dass ke<strong>in</strong> Plasma den<br />
Schweißprozess negativ bee<strong>in</strong>flusst [20, 21, 22, 23, 24]. Die gegenüber lampengepumpten<br />
Stablasern um den Faktor 12 stärkere Fokussierbarkeit <strong>des</strong> Faserlasers ermöglicht<br />
e<strong>in</strong>e um den Faktor 144 höhere Intensität im Fokus bei gleichbleibendem<br />
Abbildungsverhältnis. Es liegt die Schlussfolgerung nahe, dass bei so hohen Intensitäten<br />
e<strong>in</strong> laser<strong>in</strong>duziertes Plasma die Bed<strong>in</strong>gungen für die Energiee<strong>in</strong>kopplung durch<br />
Absorption und Defokussierung verän<strong>der</strong>n könnte. Vom Schweißen mit CO2-<strong>Laser</strong>n
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