Klärung der Einflüsse einer zeitlich veränderlichen Wärmequelle auf die Schmelzbaddynamik und auf die Erstarrung

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Ziel des Forschungsvorhabens ist die Klärung der Zusammenhänge zwischen einer zeitlichen Modulation der Laserpulsleistung und der Schmelzbaddynamik unter technisch relevanten Bedingungen beim Fügen von artgleichen und artfremden Verbindungen. Die bisherigen Untersuchungen belegen, dass die Pulsmodulation einen erfolgreichen Ansatz für das Steuern metallurgischer Vorgänge beim Fügen ist, jedoch fehlt zur Zeit ein durchgehendes Prozessverständnis. Die experimentelle sowie analytische Untersuchung der Wechselwirkung eines zeitabhängigen Wärmestroms an der Schmelzbadoberfläche mit der Strömung im Schmelzbad steht im Mittelpunkt des Vorhabens, wobei die Anregung von Wellen an der Oberfläche des Schmelzbades und von Marangonikonvektion im Schmelzbadinneren berücksichtigt werden müssen. Insbesondere sollen mögliche Resonanzeffekte in der Schmelzbadströmung bei geeigneter Modulation der Laserleistung identifiziert und analysiert werden. Durch Klärung der physikalischen Grundlagen und der materialspezifischen Einflussfaktoren ist es möglich, das Verständnis für den Prozess zu erhöhen und somit die Prozessgrenzen für eine Vielzahl an Werkstoffen zu erweitern.