Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW

4.1 Einfluss der Fokussierbarkeit 63
Energieschwelle für den Tiefschweißprozess kommt dieser zum Erliegen und wird
anhand des sprunghaften Übergangs zum Wärmeleitungsschweißen sichtbar [8].
Einschweißtiefe in mm
6
Stablaser Scheibenlaser Faserlaser
d f = 300 μm d f = 100 μm d f = 50 μm
5 d d f = 600 μm d f = 200 μm d f = 100 μm
4
3
2
1
AlMgSi1
0
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Fokuslage in mm
Tiefenänderung in %
140
120
100
80
60
40
20
0
AlMgSi1
WLS
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Fokuslage in mm
Bild 4.14: Einfluss der Fokuslagenvariation bei AlMgSi1 auf die Einschweißtiefe (links)
bzw. die Tiefenänderung bzgl. t0 (rechts) bei PL = 3 kW und v = 5 m/min.
Die sich aufgrund der unterschiedlichen Fokussierbedingungen in Strahlpropagationsrichtung
z ergebende Strahlkaustik w(z) ist in Bild 4.15 dargestellt. Im Fernfeld
(z > 5�zRf) zeigen die Fokusdurchmesser df = 75 μm und df = 100 μm (beide DSL) ein
kongruentes Verhalten. Die Strahlausbreitung derjenigen Fokusdurchmesser, welche
in Bild 4.14 durch den Übergang zum Wärmeleitungsschweißen beeinflusst werden,
zeigen im Bereich von z � 1,75 mm einen gemeinsamen Schnittpunkt.
w(z) in mm
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Faserlaser
50 μm
100 μm
Scheibenlaser
100 μm
200 μm
Stablaser
300 μm
600 μm
0,0
0,0 0,5 1,0 1,5
z in mm
2,0 2,5 3,0
P L / d(z) in kW/mm
30
25
20
15
10
5
TS
WLS Schwelle
0
0,0 0,5 1,0 1,5
z in mm
2,0 2,5 3,0
Bild 4.15: Abhängigkeit des Strahlradius (links) und des Strahlparameterquotienten
(rechts) von der Fokuslage z. Die materialspezifische Schwelle von AlMgSi1
liegt bei PL/d(z) � 4,3 kW/mm.