Математическое моделирование теплофизических явлений при лазерном легировании металлов

• Автор: Вотинов, Георгий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ. Схемы импульсного лазерного воздействия. Состояние проблемы . Теплофизические явления при лазерном оплавлении. Постановка задачи. ЛЕГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ. Расщепление уравнения переноса. Аппроксимация граничных условий. Выводы по главе 2. Трехмерная гидродинамика в приближении плоского слоя. Численное моделирование и расчеты на сгущающихся сетках. Исходные данные. Результаты расчетов. Свойства используемых металлов и обмазок. Для обеспечения эффективного расплавления тонкого поверхностного слоя 5 характерное время 1пр не должно превышать или должно быть сопоставимо с длительностью импульсов лазерного излучения. Импульснопериодические лазеры при квазинепрерывном режиме генерации 6 обеспечивают длительности импульсов порядка миллисекунд и могут быть успешно использованы наряду с непрерывными лазерами для поверхностной обработки материалов. Для расчета тепловых процессов при лазерной обработке необходимо учитывать специфику теплового источника на основе особенностей взаимодействия лазерного излучения с поверхностью обрабатываемого металла.


Импульснопериодические лазеры при квазинепрерывном режиме генерации 6 обеспечивают длительности импульсов порядка миллисекунд и могут быть успешно использованы наряду с непрерывными лазерами для поверхностной обработки материалов. Для расчета тепловых процессов при лазерной обработке необходимо учитывать специфику теплового источника на основе особенностей взаимодействия лазерного излучения с поверхностью обрабатываемого металла. Интенсивность отражения лазерного излучения при воздействии на поверхность твердого тела определяется коэффициентом отражения, зависящим от материала и длины волны излучения рис. Рис. А1К0ф коэффициент поглощения, у удельная электропроводность металла для постоянного тока, Омм1. Электропроводность металлов уменьшается с ростом температуры, и соответственно возрастает коэффициент поглощения. Я 1 л2Йтг7 . Расчеты по этому соотношению хорошо согласуются с экспериментальными данными. Для нормального падения излучения оптического диапазона частот на полированную металлическую поверхность значения II лежат в диапазоне от для серебра до для железа. Необходимо также принимать во внимание в наиболее распространенном случае плавления металлов на воздухе процесс окисления поверхностного слоя и изменение коэффициента отражения излучения, обусловленное окислением 7. Поверхностное окисление при плавлении в атмосфере воздуха наблюдается для различных металлов, различных длительностей облучения и различных частот излучения. Толщина слоев окисла достигает 2 нм при миллисекундной длительности и десятков микрометров при непрерывном облучении. Рис. С ростом оксидной пленки на поверхности металла коэффициент поглощения может измениться в несколько раз.