| Abstract: |
Die Stabilität des Lichtbogens, beispielsweise beim flussmittelfreien Löten von Aluminium, kann durch die Einwirkung eines Laserstrahls erhöht werden. Dadurch kann auch mit negativ gepolter Elektrode (DCEN) eine Oberflächenaktivierung des Aluminiums erzielt werden. Die Effekte der laserstrahlinduzierten Stabilisierung sind jedoch weiterhin nicht abschließend geklärt. Die Erhöhung der Oberflächentemperatur und die damit reduzierte Elektronenaustrittsarbeit ist dabei ein Einflussfaktor; die Entstehung von Metalldampf ein Weiterer. Mit den hier dargestellten Ergebnissen werden diese Einflussfaktoren voneinander separiert, indem Metalldampf seitlich in den Lichtbogen eingebracht wird. Die Verdampfung eines Substrats geschieht mittels Laserstrahlung. Der Lichtbogenprozess hingegen wird zwischen einer Elektrode im Plasmaschweißbrenner und einer gekühlten Gegenelektrode hergestellt. Eine Erwärmung der Elektroden durch die Laserstrahlung ist dabei ausgeschlossen. Mit diesem Versuchsaufbau kann beim Werkstoff EN AW-5083 (AlMg4,5Mn) durch eine seitliche Metalldampfeinbringung eine durchschnittliche Spannungsabnahme von 6,6% festgestellt werden, was als erhöhte Stabilisierung des Lichtbogens anzusehen ist. In den Untersuchungen wurde zudem ein zunehmender Effekt der Selbststabilisierung bei höheren Strömen festgestellt. Bei den Werkstoffen EN AW-1050 (Al99,5), 1.0338 (DC04) und 1.4301 (X5CrNi18-10) sind die Auswirkungen der Metalldampfeinbringung geringer ausgeprägt, wodurch die Hypothese aufgestellt werden kann, dass das Legierungselement Magnesium besonders geeignet ist, eine Stabilisierung des Lichtbogens herbeizuführen. Im Vergleich mit den Legierungselementen der anderen verwendeten Werkstoffe lässt sich feststellen, dass einzig beim Magnesium die Ionisierungsenergie für sowohl das erste als auch das zweite Elektron unterhalb der Ionisierungsenergie des ersten Argonelektrons liegt. Es kann daher angenommen werden, dass durch das Verdampfen einer magnesiumhaltigen Legierung eine erhöhte Anzahl Ladungsträger im Lichtbogen vorliegt, wodurch die Leitfähigkeit und Stabilität erhöht werden kann. Aufgrund der Ergebnisse kann geschlussfolgert werden, dass die Entstehung von Metalldampf zur Lichtbogenstabilität beiträgt und durch eine externe Erzeugung, beispielsweise durch Laserstrahlung, dieser Effekt gezielt genutzt werden kann.
|
|
