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激光焊接中一維激光燒蝕物理模型

發布時間:2015-01-17 | 來源:星鴻藝激光焊接運營部 | 分享:


    wang等認為,在激光燒蝕過程中存在光熱燒蝕、等離子體輔助燒蝕和光化學燒蝕三種途徑把激光焊接機的激光能量傳送到靶材。途徑一通過逆Brem-ssnahlung效應把光子量傳送到靶材,適用于較低激光功率密度( 100—500MW/cm2)和較長脈沖寬>=10ns的場合;途徑二通過高能量的離子轟擊靶材表面而傳送能量到靶材,適用于激光功率密度遠大于500MW/cm2的高功密度場合,實現光熱燒蝕到等離子體的轉變;途徑三直接是量子現象的結果,即當激光光子能量與材料分子結合能一數量級時,激光焊接的激光光子能量就被材料分子鍵吸收而導致材料分子鍵斷裂,主要:為高分子聚合體。前兩種途徑均會在靶材旁留下小的液滴和熱影響區,而第三,不留下任何痕跡。
   三種途徑的物理過程描述如下:高能量的激光束與靶材相:用,光束能量部分轉換為足夠使靶材熔化和蒸發的熱能(光熱燒蝕);蒸發的部分電離形成等寓子體;吸收激光的等離子體膨脹、冷卻、凝固成簇,這一過;斷進行下去,直到激光停止作用。人們據此提出了一個簡化的一維激光燒蝕物型,運用激光焊接機這個模型可以預測蒸發前沿的溫度和蒸氣通量以及顆粒形成和燒蝕率:由于一方面該模型沒有考慮從靶材表面發生的熱傳導、對流和輻射損失,另一方面缺少高溫時的熱物理和光學性能數據,從而使得用模型預測的結果比試驗值偏高,盡管變化趨勢是一致的。

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