激光焊接中一維激光燒蝕物理模型
發(fā)布時(shí)間：2015-01-17 | 來(lái)源：星鴻藝激光焊接運(yùn)營(yíng)部 | 分享：
wang等認(rèn)為，在激光燒蝕過(guò)程中存在光熱燒蝕、等離子體輔助燒蝕和光化學(xué)燒蝕三種途徑把激光焊接機(jī)的激光能量傳送到靶材。途徑一通過(guò)逆Brem-ssnahlung效應(yīng)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(zhǎng)脈沖寬>=10ns的場(chǎng)合；途徑二通過(guò)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(yuǎn)大于500MW/cm2的高功密度場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)光熱燒蝕到等離子體的轉(zhuǎn)變；途徑三直接是量子現(xiàn)象的結(jié)果，即當(dāng)激光光子能量與材料分子結(jié)合能一數(shù)量級(jí)時(shí)，激光焊接的激光光子能量就被材料分子鍵吸收而導(dǎo)致材料分子鍵斷裂，主要：為高分子聚合體。前兩種途徑均會(huì)在靶材旁留下小的液滴和熱影響區(qū)，而第三，不留下任何痕跡。
三種途徑的物理過(guò)程描述如下：高能量的激光束與靶材相：用，光束能量部分轉(zhuǎn)換為足夠使靶材熔化和蒸發(fā)的熱能（光熱燒蝕）；蒸發(fā)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(guò)；斷進(jìn)行下去，直到激光停止作用。人們據(jù)此提出了一個(gè)簡(jiǎn)化的一維激光燒蝕物型，運(yùn)用激光焊接機(jī)這個(gè)模型可以預(yù)測(cè)蒸發(fā)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(méi)有考慮從靶材表面發(fā)生的熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射損失，另一方面缺少高溫時(shí)的熱物理和光學(xué)性能數(shù)據(jù)，從而使得用模型預(yù)測(cè)的結(jié)果比試驗(yàn)值偏高，盡管變化趨勢(shì)是一致的。
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