Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW
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84 5 Schweißnahtqualität<br />
Blasen- und Porenentstehung hängt wie<strong>der</strong>um entscheidend von den Schweißbed<strong>in</strong>gungen<br />
ab [43]. Demnach kann die Porosität mit zunehmen<strong>der</strong> Vorschubgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
und/o<strong>der</strong> <strong>Laser</strong>leistung reduziert werden [8, 43]. Darüber h<strong>in</strong>aus hat sich bestätigt,<br />
dass die Porenbildung bei Durchschweißungen, Schweißen im Vakuum bzw. mit stechen<strong>der</strong><br />
Strahlanstellung o<strong>der</strong> mit Pulsmodulation reduziert werden kann [44, 45, 46,<br />
47]. E<strong>in</strong>e weitere Möglichkeit zur Prozessstabilisierung bietet die sogenannte Doppelfokustechnik.<br />
Mit <strong>der</strong> Anordnung zweier h<strong>in</strong>ter- o<strong>der</strong> nebene<strong>in</strong>an<strong>der</strong> angeordneter Foki<br />
wird e<strong>in</strong>e stabile Kapillargeometrie durch <strong>der</strong>en Aufweitung geschaffen, die e<strong>in</strong>e<br />
Blockade <strong>des</strong> abströmenden Metalldampfs bzw. das Kollabieren <strong>der</strong> Kapillare verh<strong>in</strong><strong>der</strong>t<br />
[36, 37, 48, 49, 50, 51, 52, 53]. Somit zeigt sich, dass die Grundvoraussetzung für<br />
e<strong>in</strong>en stabilen Schweißprozess das ungeh<strong>in</strong><strong>der</strong>te Abströmen <strong>des</strong> Metalldampfes ist.<br />
Deshalb stellt sich an dieser Stelle die Frage, <strong>in</strong>wieweit sich bei höherer Fokussierbarkeit<br />
und damit e<strong>in</strong>hergehend reduziertem Fokusdurchmesser die damit verknüpfte Prozessstabilität<br />
bee<strong>in</strong>flussen lässt. Die Stabilität e<strong>in</strong>es Schweißprozesses ist die Grundvoraussetzung<br />
für <strong>des</strong>sen E<strong>in</strong>satz <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>in</strong>dustriellen Serienfertigung. Der Prozess<br />
muss zuverlässig und reproduzierbar e<strong>in</strong> vorbestimmtes Schweißergebnis produzieren.<br />
Messbar ist die Prozessstabilität anhand <strong>der</strong> Schweißnahtqualität, d. h. <strong>der</strong> Häufigkeit<br />
von Nahtimperfektionen je geschweißter Nahtlänge. Bereits <strong>in</strong> früheren Arbeiten<br />
konnte <strong>der</strong> E<strong>in</strong>fluss <strong>der</strong> Strahlqualität beim Schweißen mit e<strong>in</strong>em CO2-<strong>Laser</strong> gezeigt<br />
werden. Demnach kann mit besserer Fokussierbarkeit e<strong>in</strong>e Reduzierung <strong>der</strong> Porenanzahl<br />
– bei gleichzeitig höherer E<strong>in</strong>schweißtiefe – erzielt werden [36].<br />
Porenanzahl <strong>in</strong> 1/cm<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
d f = 200 μm<br />
SPP = 16 mm*mrad<br />
P L = 2 kW<br />
SPP = 25 mm*mrad<br />
P L = 2 kW<br />
P L = 4 kW<br />
Fokussierbarkeit ��<br />
4<br />
d f = 300 μm<br />
2<br />
0<br />
Nd:YAG<br />
AA 2195<br />
0 500 1000 1500 2000<br />
<strong>Laser</strong>leistung / E<strong>in</strong>schweißtiefe <strong>in</strong> W/mm<br />
Bild 5.1: Abhängigkeit <strong>der</strong> Porenanzahl (hier Porenabmessungen größer als 0,2 mm berücksichtigt)<br />
von <strong>der</strong> auf die Schweißnaht bezogenen <strong>Laser</strong>leistung bei Strahlquellen<br />
unterschiedlicher Fokussierbarkeit und konstanter Fokussierzahl<br />
(F = 2,5) [54].
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