激光加工與材料作用引起的物態變化

金屬材料的激光加工主要是基于光熱效應的熱加工,激光輻照材料表面時,在不同的功率密度下,材料表面區域將發生各種不同的變化。這些變化包括表面溫度升高、熔化、汽化、形成匙孔以及產生光致等離子體等。而且,材料表面區域物理狀態的變化影響材料對激光的吸收。
激光功率密度較低、輻照時間較短時,金屬吸收的激光能量只能引起材料由表及里溫度升高,但維持固相不變。只要用于零件退火和相變硬化處理。
隨著激光功率的提高和輻照時間的加長,材料表層逐漸熔化,隨輸入能量增加,液-固相分界逐漸向材料深部移動。這種物理過程主要用于金屬的表面重熔、合金化、熔覆和熱導型焊接。
進一步提高功率密度和加長作用時間,材料表面不僅熔化,而且汽化,汽化吳聚集在材料表面附件并微弱的電離形成等離子體,這種稀薄等離子體有助于材料對激光的吸收。在汽化膨脹壓力下,液態表面變形,形成凹坑。這一階段可以用于激光焊接。

激光加工
再進一步提高功率密度和加長輻照時間,材料表面強烈汽化,形成較高電離度的等離子體,這種致密的等離子體可逆著光束入射方向傳輸,對激光有屏蔽作用,大大降低激光入射到材料內部的能量密度。在較大的蒸氣反作用力下,熔化的金屬內部形成小孔,通常稱之為匙孔,匙孔的存在有利于材料對激光吸收。這一階段可用于激光深熔焊接、切割和打孔、沖擊硬化等。
不同條件下,不同波長激光照射不同金屬材料,每一階段的功率密度的具體數值會存在一定的差異。
就材料對激光的吸收而言,材料的汽化是一個分界線。當材料沒有發生汽化時,不論處于固相還是液相,其對激光的吸收僅隨表面溫度的升高而有較慢的變化;而一旦材料出現汽化并形成等離子體和匙孔,材料對激光的吸收則會突然發生變化。
激光加工的物理基礎是激光與物質的相互作用,這是一個廣泛的概念,既包括復雜的圍觀量子過程,也包括激光作用與各種介質材料所發生的宏觀現象,如激光的反射、吸收、折射、偏振、光電效應、氣體擊穿等。

上一篇:
下一篇:
彩票微信红包群二维码大全 2019年新网赚项目 2019年最新网赚项目 广西快乐十分 极速快乐8 秒速赛车官网 19年正规网赚项目 极速快三 广东快乐十分 e畅家园网赚