Einflussanalyse beim single mode Faserlaserschweißen zur Vermeidung des Humping-Phänomens

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Die Wirtschaftlichkeit kontinuirlicher, automatisierter Schweißprozesse wird wesentlich durch die Prozessgeschwindigkeit bestimmt. Diese kann durch den Einsatz von Hochleistungs-Faserlasern deutlich gesteigert werden. Eine weitere Steigerung der Schweißgeschwindiglkeit scheitert in der Praxis an einer Prozessgrenze, die als Humping bezeichnet wird. Ziel dieser Arbeit war daher eine Analayse der Ursache für das Einsetzen periodischer Instabilitäten entlang stark verlängerter Schmelzbereiche sowie die Entwicklung einer neuen Methode zur Vermeidung des Humping-Phänomens. Die Untersuchungen ergaben, dass das Humping durch die Überschreitung eines kritischen Benetzungswinkels zwischen überfließender Schmelze und dem angrenzendem Grundwerkstoff ausgelöst wird. Das Verhalten des Humpings weist eine deutliche Analogie zu dem Benetzungsphänomen bei strukturierten Oberflächen auf. Überkritische Benetzungswinkel ergeben sich, sobald sich die Oberfläche des angrenzenden Grundwerkstoffs auf eine charakteristische Temperatur abgekühlt hat. Mit einer neuen, praxisrelevanten Methode wurden die neuen Erkenntnisse erfolgreich umgesetzt, so dass nunmehr mit 100% höheren Geschwindigkeiten ohne Humping geschweißt werden kann.