Особенности и механизмы физических явлений и процессов, происходящих при лазерной обработке материалов

• Автор: Майоров, Владимир Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 253 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
Часть 1. ЯВЛЕНИЕ КАПИЛЛЯРНОЙ ТЕРМОКОНЦЕН ГРАЦИОННОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ И ЕГО ПРОЯВЛЕНИЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
С ВЕЩЕСТВОМ
Глава 1.1. РАЗРАБОТКА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ ЯВЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНОЙ ТЕРМОКОНЦЕНТРАЦИОН

НОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ .

Глава 1.2. РОЛЬ КАПИЛЛЯРНОЙ ТЕРМОКОНЦЕН ГРАЦИОННОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В ПРОЦЕССАХ ТЕПЛО И МАССОПЕРЕНОСА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ С РАСТВОРАМИ .

1.2.1. Общие наблюдения по разделению жидких смесей на

компоненты при локальном тепловом действии лазерного

излучения .

1.2.2. Теоретическая модель расчетов процессов тепло и

массопсрсноса .
1.2.2Л. Общая постановка задачи
1.2.2.2. Модель стационарных потоков .
1.2.2.3. Расчет процессов массообмена в замкнутом объеме для компонентов с сильно отличающимися летуче
1.2.2.4. Динамика процессов массообмена в замкнутой
кювете в общем случае
1.2.3. Экспериментальные исследования по разделению жидких
смесей тепловым действием лазерного излучения .
Глава 1.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ КАИЛЛЯРНОЙ ТЕРМОКОНЦЕНТРАЦИОННОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ .
.1. Разработка теоретической модели перераспределения
примесей п жидких пленках при неоднородном световом облучении. Обоснование возможности создания новою
способа тепловой фотографии
.2. Экспериментальные исследования нового способа
тепловой фотографии
Глава 1.4. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ КОНВЕКТИВНОГО
ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОГО РАСПЛАВА ПРИ ЛАЗЕРНОМ
ЛЕГИРОВАНИИ
1.4.1. Структурные вменения в легированных слоях .
1.4.2. Роль конвекции при лазерном легировании
1.4.3. Влияние ПАВ на характер конвекции и процессы
массопереноса при лазерном легировании
Часть 2. ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЦЕССОВ ЛАЗЕРНОГО
УПРОЧНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ .
Глава 2.1. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛЯХ ПРИ
ЛАЗЕРНОЙ ЗАКАЛКЕ .
Глава 2.2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЛАЗЕРНОЙ
ЗАКАЖИ .
2.2.1. Постановка тепловой задачи нагрева при лазерной
закатке и примеры се численного решения
2.2.2. Аналитическая модель приближенного решения
обратной задачи теплопроводности. Оптимальные
режимы лазерной закатки .
2.2.3. Роль скорости изменения температуры. Максимально
возможная глубина лазерной закалки
2.2.4. Теплофизическая модель закалки сканирующим лазерным пучком. Критические частоты сканирования. Оптимальные режимы .
Глава 2.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО
ИСТОЧНИКА НАГРЕВА
2.3.1. Измерения пространственного распределения интенсивности излучения технологических СОглазеров
2.3.2. Измерения поглощательной способности покрытий
для лазерной термообработки черных металлов .
2.3.3. Изучение влияния флуктуаций мощности излучения
на лазерную закалку .
2.3.4. Изучение нелинейных виброударных колебательных систем. Создание сканаторов с высокостабильным пилообразным законом колебаний ятя улучшения
качества лазерной термической обработки .
Глава 2.4. ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ В ЗОНЕ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ .
2.4.1. Экспериментальная проверка расчетной модели термоупрочнения железоуглеродистых сплавов с помощью
СОглазеров непрерывного действия .
2.4.2. Экспериментальные исследования сравнительной эффективности ноглошаюших покрытий при лазерной термообработке
2.4.3. Изучение деформаций и остаточных напряжений на
поверхности статей, закатспных непрерывным лазерным
излучением
2.4.4. Оптимизация процесса лазерной закалки в условиях сканирования и разработка способов снижения остаточных деформаций
Глава 2.5. СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ И СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ РИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ .
2.5.1. Компьютерная поддержка принятия решений .
2.5.2. Экспертная система по лазерной резке материалов .
2.5.3. Система поддержки принятия решений для опт имизации
режимов лазерной закалки
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В общем случае при наличии поверхностиоинактивных примесей без знания аналогичных вышеотмеченным зависимостей а от Т и 4 вообще невозможно чтолибо определенное сказать о характере конвекции. Итак, можно сделать вывод, что для растворов любых веществ, как ПАВ. Лишь для чистых а скорее особочистых веществ, при 4л 1 или в I , справедлива традиционно используемая закономерность дадТ 0. Т 0 чем 0. Только при значительном перегреве жидкости вдали от температуры солидуса температурный коэффициент поверхностного натяжения расгворов снова становится отрицательным см. Т4. Т на рис. В областях же А и В рис. ЗасПГ, возможны колебания и релаксационные процессы, и вообще термодинамическая система может вести себя неустойчиво. Кроме того, смена знака не просто изменение направленное хода какихлибо процессов, но и принципиальная возможность реализации абсолютно новых эффектов. Выводы по разделу. На основе общих положений термодинамики гетерогенных систем представлен общий вид зависимостей поверхностного натяжения от концентрации для различных температур. Указаны области параметров термодинамических гетерогенных систем, при которых Зо5Т может бьыь как отрицательна, так и положительна. Сформулировано общее определение капиллярной термоконцентрационной неустойчивости КТКН и его связь с сопутст вующими процессами неоднородным испарением компонентов, процессами тепло и массопереноса, перераспределением компонентов, появлением новых фаз. Глава 1. Неоднородный нагрев материальных веществ лазерным излучением вызывает ряд эффектов изменение оптических характеристик сред, появление в твердых телах термических напряжений, деформации поверхности и т. В нашей работе сообщалось о наблюдении нового явления образования локализованного сгустка капли в месте прохождения лазерного пучка через слой жидкого расплавленного йода. Капли конденсата устремлялись в центр пучка и перемещались вслед за ним, тогда как капли обычного расплава при этом испарялись. Было установлено, что неоднородный нагрев вещества может при некоторых условиях приводить к увеличению конденсации примесей в области с более высокой температурой, т. Примеси эти могут возникать как в результате оптического или фотохимического действия света, так и присутствовать в незначительных концентрациях в исходном веществе в виде продуктов загрязнения. Для изучения этого явления были поставлены специальные эксперименты . Вначале опыты проводились с йодом, бромом и тетраценом, имеющими полосы поглощения в области Х0,5 мкм . При проведении исследований кювета находилась в термостате Т. Через две плоскопараллельные стенки кюветы с зазором около 1 мм пропускался слабо сфокусированный лмюой Л1 пучок аргонового лазера Х0, и 0, мкм, ТЕМоо, 0,5 Вт, сечение пучка в фокусе 0,4 мм. Рабочий объем кюветы значительно превышал область эффективного действия пучка, что позволяло пренебречь изменением давления в кювете под влиянием тепловою действия излучения. Лампа накаливания ЛН с конденсором ЛЗ, Л4 через полупрозрачное диэлектрическое с селективным отражением на длше волны лазера зеркало М освещала всю зону наблюдения. Изображение исследуемой части кюветы проецировалось на экран Э объективом Л2. Зеркало М2 введено для удобства наблюдения. Экран Э снабжен координатной сеткой, позволяющей производить измерения размеров объектов в исследуемой зоне кюветы. Изображение на экране наблюдалось визуально или регистрировалось кинокамерой КК. При действии лазерною излучения сначата в месте прохождения пучка, в затем и вокруг него начиналось испарение жидкости и эта область просветлялась рис. В ряде случаев одновременно с этим наблюдалось образование капли в центре светового пучка размером в наших опытах до 1 мм рис. Если капля образовывалась, то поведение се по отношению к световому пучку выглядело необычно. Ее положение в центре пучке было устойчивым при резком смещении лазерного пучка капля следовата за ним, стремясь остаться в центре рис. При повышении рабочей температуры кюветы подвижность капли возрастала. При резком изменении мощности лазерного излучения модулировании с интервалом с размер проекции капли на экране Э менялся, уменьшаясь с увеличением мощности.