Laser in der Materialbearbeitung Forschungsberichte des IFSW

5.1 Prozessporen beim Schweißen von Aluminium 89
stabilität – ausgedrückt durch die Anzahl der Prozessporen je Schweißnahtlänge - ergeben.
Diese werden durch die drei Prozessformen Wärmeleitungsschweißen (WLS),
Übergangsbereich (Ü) und Tiefschweißen voneinander abgegrenzt. Demnach lässt sich
die Stabilität der Kapillarrückwand unter Berücksichtung der Prozessformen infolge
einer Leistungserhöhung verbessern. Gleichermaßen führt eine Erhöhung der Laserleistung
zum Erreichen einer konstanten Einschweißtiefe von beispielsweise
t = 4,5 mm zu einer höheren Vorschubgeschwindigkeit. Aufgrund des Aufweitungsmechanismus
der Dampfkapillare infolge der Geschwindigkeitserhöhung wird ein stabilerer
Schweißprozess erreicht.
Porenanzahl in 1/cm
7
6
5
4
3
2
1
WLS
P L = 1 kW
P L = 2 kW
P L = 3 kW
Ü
P L = 4 kW
P L = 5 kW
P L = 6 kW
AlMgSi1
d f = 200 μm
0
500 1000 1500 2000
Laserleistung / Einschweißtiefe in W/mm
7
6
5
4
3
2
1
0
0
AlMgSi1
d f = 200 μm
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Einschweißtiefe in mm
Bild 5.5: Einfluss der Laserleistung auf Porenbildung beim Schweißen von AlMgSi1 mit
einem Fokusdurchmesser von df = 200 μm als Funktion des Verhältnisses Laserleistung/Einschweißtiefe
und der Einschweißtiefe.
Im Bereich des Wärmeleitungsschweißens bei PL = 1 kW ändert sich die Einschweißtiefe
und damit das Aspektverhältnis nicht, weshalb sich in diesem Bereich die Porenanzahl
auf einen Punkt reduziert. Bildet sich beim Wärmeleitungsschweißen keine
Dampfkapillare aus, so können bereits geringe Schwankungen von beispielsweise der
Laserleistung und/oder der Vorschubgeschwindigkeit zu einem vermehrten Einkoppeln
der Laserstrahlung führen. Eine instabile Dampfkapillare ist die Folge, die aufgrund
der Prozessschwankungen zum Kollabieren tendiert. Dadurch wird die Bildung
von Prozessporen erleichtert und die ermittelte Porenanzahl fällt nicht auf null ab.
Deutlicher als im Bereich des Wärmeleitungsschweißens und der Schwelle wirken sich
kleine Schwankungen der Prozessparameter im Übergangsbereich auf die Instabilität
der Kapillarrückwand aus. Zudem wird im Leistungsbereich zwischen PL > 1 kW und
PL = 3 kW zum Erreichen einer konstanten Einschweißtiefe (t = 4,5 mm) vergleichsweise
das größten spezifische Schmelzvolumen erzeugt. Ein großes Schmelzbad, das