Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW

56 4 Nutzen und Grenzen guter Fokussierbarkeit
4.1.2 Variation des Divergenzwinkels
Aus den Erkenntnissen im vorangegangenen Kapitel lässt sich ableiten, dass der Divergenzwinkel
eine essentielle Rolle hinsichtlich der Nahtformung beim Schweißen
mit Fokusdurchmessern df � 200 μm spielt. In diesem Kapitel wird untersucht, ob sich
durch eine Verringerung des Divergenzwinkels bei konstantem Fokusdurchmesser
eine größere Einschweißtiefe erzielen lässt. Somit könnte die beschriebene Gültigkeitsgrenze
überwunden und die Prozessgrenzen erweitert werden. Um diesen Effekt
zu demonstrieren, wird der Divergenzwinkel durch die Veränderung vom Kerndurchmesser
des LLK und vom Abbildungsverhältnis bei dem Fokusdurchmesser 100 μm
nach Tabelle 4.3 variiert.
Laser dk
[μm]
fk
[mm]
ff
[mm]
� �f
[°]
FL 50 150 300 1:0,5 2,9
DSL 150 150 100 1:1,5 8,6
DSL 200 200 100 1:2 11,4
Tabelle 4.3: Realisierung des Fokusdurchmessers df = 100 μm mit verschiedenen Kerndurchmessern
des LLK und Fokussierungen.
Der Einfluss des Divergenzwinkels auf die Einschweißtiefe bei df = 100 μm ist für die
Werkstoffe AlMgSi1 und DC04 deutlich in Bild 4.8 erkennbar. Dabei führt die Verringerung
der Divergenz des fokussierten Laserstrahls zu einer deutlichen Steigerung
der Einschweißtiefe. Edelstahl zeigt das gleiche Verhalten wie der Stahlwerkstoff
DC04 (ohne Abbildung).
Einschweißtiefe in mm
6
5
4
3
2
1
AlMgSi1
Faserlaser Scheibenlaser
�� �� f = 2,9° �� �� � f = 8,6°
�� �� � f = 11,4°
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Vorschubgeschwindigkeit in m/min
6
5
4
3
2
1
DC04
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Vorschubgeschwindigkeit in m/min
Bild 4.8: Einfluss des Divergenzwinkels auf die Einschweißtiefe bei dem Fokusdurchmesser
df = 100 μm bei PL = 3 kW.