Лазерные технологии
6. Нелинейные случаи нагрева материала лазерным излучением Плавление и испарение материала под действием импульсов лазерного излучения
Скачать Содержание

Плавление и испарение материала под действием импульсов лазерного излучения


Рис. 2. Лазерное сверление, включающее нагрев до испарения

Многие приложения лазеров к обработке материалов связаны с началом фазовых превращений. Например, лазерное сверление включает нагрев до испарения, в то время как лазерная сварка — и плавление, и испарение. Рассмотрим результаты некоторых моделей лазерного сверления.

Модель плавления-вымывания. При достижении температуры плавления образуется область расплава. В отсутствие возмущений граница расплава будет распространяться вглубь вещества со скоростью:

где Lm — скрытая теплота плавления, А — толщина расплава. При  ≪ 1, получаем, что  — максимальная скорость движения расплава.

Зависимость толщины расплава Δ от времени находится из уравнения сохранения объёма вещества:

где  — потери расплава в единицу времени, вызванные внешними причинами, например потоком газа, S — площадь зоны расплава.

Если расплав непрерывно удаляется, то скорость фронта плавления равна ν*m и Δ(t) = ν*mt.