Kapillarbildung

Wie in Kapitel 2.1 beschrieben, beginnt die Bildung einer Kapillaren mit der Deformation (Vertiefung) der aufgeschmolzenen Oberfläche. Die vor der Vertiefung befindliche Schmelze beginnt um diese herumzuströmen. Ist die eingestrahlte Laserintensität höher als eine kritische Intensität, wird Verdampfungstemperatur auf der Werkstückoberfläche erreicht. Durch den Druck des abströmenden Metalldampfes wird die Oberfläche der Schmelzzone weiter deformiert. Durch diese Deformation und die Verdampfung von Material bildet sich eine Kapillare aus. Die Laserstrahlung trifft nicht mehr senkrecht auf die Metalloberfläche sondern auf eine gekrümmte, bzw. in Schweißrichtung geneigte Oberfläche. Hierdurch wird entsprechend Abbildung 3.2.1 die Absorption erhöht. Die Verdampfungsrate wird vergrößert. Gleichzeitig tritt Mehrfachreflexionen auf, welche die Energieeinkopplung weiter erhöht. In Abhängigkeit der Metalldampfdichte kann sich ein laserinduziertes Plasma ausbilden, welches die Absorption weiter erhöht (siehe Kap. 4.1). Während der durch die Verdampfung hervorgerufene „Bohrprozeß“ zu Beginn senkrecht zur Werkstückoberfläche erfolgt, findet dieser bei ausgebildeter Kapillare senkrecht zur Kapillarfront statt. Der Impulsübertrag der abströmenden Dampfatome (Verdampfungsdruck) unterstützt die Schmelzbewegung um die Kapillare. Der Dampfdruck in der Kapillare verhindert ein Schließen derselben.