Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW
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78 4 Nutzen und Grenzen guter Fokussierbarkeit<br />
koppelbed<strong>in</strong>gungen (vgl. Bild 4.23) ke<strong>in</strong> großes spezifisches Schmelzvolumen aufgeschmolzen<br />
werden kann. Mit zunehmen<strong>der</strong> <strong>Laser</strong>leistung verschieben sich die thermischen<br />
Verluste zu ger<strong>in</strong>geren Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeitswerten. Während die von<br />
Wärmeleitungsverlusten geprägte Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit bei PL = 4 kW noch<br />
v � 6 m/m<strong>in</strong> beträgt, ist diese bei PL = 6 kW unter 3 m/m<strong>in</strong> gesunken.<br />
In Bild 4.29 ist das spezifische Schmelzvolumen für die beiden Werkstoffe als Funktion<br />
<strong>des</strong> Aspektverhältnisses analog zu Bild 4.23 dargestellt. Wie bereits <strong>in</strong> Bild 4.28<br />
gezeigt, ist <strong>der</strong> Kurvenverlauf beson<strong>der</strong>s bei ger<strong>in</strong>gen Leistungen deutlich von <strong>der</strong><br />
Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit geprägt. Bei konstanter <strong>Laser</strong>leistung nimmt mit steigendem<br />
Vorschub das Aspektverhältnis und damit e<strong>in</strong>hergehend <strong>der</strong> E<strong>in</strong>koppelgrad ab. Jedoch<br />
s<strong>in</strong>d die thermischen Verluste <strong>in</strong> diesem Vorschubbereich verhältnismäßig ger<strong>in</strong>g und<br />
e<strong>in</strong> Ansteigen <strong>des</strong> spezifischen Schmelzvolumens ist die Folge. Im Leistungsbereich<br />
PL > 3 kW spielen Leistungs- bzw. Geschw<strong>in</strong>digkeitsschwankung dagegen nur noch<br />
e<strong>in</strong>e untergeordnete Rolle und das spezifische Schmelzvolumen verläuft nahezu konstant.<br />
Demnach ist durch e<strong>in</strong>e fortwährende Erhöhung <strong>der</strong> <strong>Laser</strong>leistung ke<strong>in</strong>e Steigerung<br />
<strong>des</strong> Prozesswirkungsgrads zu erreichen, da das spezifische Schmelzvolumen proportional<br />
zum Verhältnis aus Nahtfläche und <strong>Laser</strong>leistung ist. Nach Bild 4.17 hat<br />
oberhalb <strong>des</strong> Übergangsbereichs Ü e<strong>in</strong>e Verdopplung <strong>der</strong> <strong>Laser</strong>leistung PL die doppelte<br />
Nahtquerschnittsfläche F zur Folge, welche sich <strong>in</strong> Gleichung (4.17) egalisieren.<br />
spez. Schmelzvolumen <strong>in</strong> mm³/kJ<br />
150<br />
120<br />
90<br />
60<br />
30<br />
v ��<br />
�<br />
P L ��<br />
�<br />
AlMgSi1<br />
d f = 200 μm<br />
P L = 1 kW<br />
P L = 3 kW<br />
0<br />
P L = 6 kW<br />
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />
Aspektverhältnis<br />
60<br />
50<br />
40<br />
P L ��<br />
�<br />
30<br />
v ��<br />
�<br />
20<br />
CrNi18-10<br />
d f = 200 μm<br />
P L = 1 kW<br />
10<br />
P L = 3 kW<br />
0<br />
P L = 6 kW<br />
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />
Aspektverhältnis<br />
Bild 4.29: Spezifisches Schmelzvolumen als Funktion <strong>des</strong> Aspektverhältnisses bei dem<br />
Fokusdurchmesser df = 200 μm für AlMgSi1 und CrNi18-10.<br />
In Bild 4.30 ist das spezifische Schmelzvolumen für CrNi18-10 <strong>in</strong> Abhängigkeit von<br />
Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit und Aspektverhältnis für Strahlquellen unterschiedlicher<br />
Fokussierbarkeit (Tabelle 4.1) dargestellt. Für den Fokusdurchmesser 600 μm (Stablaser)<br />
ist bei <strong>der</strong> Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit 10 m/m<strong>in</strong> e<strong>in</strong> Knick im Verlauf <strong>des</strong> spezifi-
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