Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW

4.1 Einfluss der Fokussierbarkeit 49
erst bei größeren Vorschubgeschwindigkeiten statt. Dies ist wiederum auf die im Vergleich
zur Aluminiumlegierung geringere Wärmeleitfähigkeit zurückzuführen. Edelstahl
verhält sich analog zum Stahlwerkstoff, jedoch erfolgt die Abspaltung der Kurve
für df = 600 μm aufgrund der etwas geringeren Wärmeleitfähigkeit erst bei einer Vorschubgeschwindigkeit
von 10 m/min (ohne Abbildung).
Nahtfläche in mm²
9
8
7
6
5
AlMgSi1
4
Schwelle
3
2
WLS
1
0
Ü
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Vorschubgeschwindigkeit in m/min
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
Ü
Stablaser
d d f = 300 μm
d f = 450 μm
d f = 600 μm
Scheibenlaser
d f = 100 μm
d f = 200 μm
Faserlaser
d f = 50 μm
d f = 75 μm
d f = 100 μm
DC04
0,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Vorschubgeschwindigkeit in m/min
Bild 4.3: Nahtfläche als Funktion der Vorschubgeschwindigkeit für verschiedene Fokusdurchmesser
und die Werkstoffe AlMgSi1 und DC04 (PL = 3 kW).
Alle Werkstoffe zeigen ein materialabhängiges Abspalten der Nahtfläche bei großen
Fokusdurchmessern vom gemeinsamen Verlauf. Beim Unterschreiten der werkstoffspezifischen
Schwelle geht der Verlauf in das Wärmeleitungsschweißen (WLS) über,
bei dem sich die Nahtfläche nicht wesentlich verändert. Zwischen diesen charakteristischen
Punkten findet ein stetiger Übergang statt, weshalb dieser Bereich im Folgenden
als Übergangsbereich (Ü) bezeichnet wird.
Nahtform
Es hat sich gezeigt, dass mit einer Verringerung des Fokusdurchmessers von 600 μm
auf 200 μm die Einschweißtiefe gesteigert werden kann. Bei dem Fokusdurchmesser
df = 200 μm liegt scheinbar eine Gültigkeitsgrenze der Proportionalität von Einschweißtiefe
und reziprokem Fokusdurchmesser (vgl. Gleichung (4.1)). Da jedoch die
Nahtquerschnittsfläche unabhängig vom Fokusdurchmesser ist, gilt es, ein besonderes
Augenmerk auf den Einfluss der Fokussierbedingungen (siehe Tabelle 4.1) und auf die
Geometrie der Nahtform zu legen.
Bild 4.4 zeigt die sich ergebenden Nahtformen für den Stahlwerkstoff DC04 infolge
der untersuchten Fokussierbedingungen bei verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten.
Mit dem Scheibenlaser lässt sich die größte Einschweißtiefe mit einem Fokus-