Теплофизические показатели лазерной обработки

Оптимальные режимы лазерной обработки позволяют в полной мере использовать основные достоинства процесса – высокую степень концентрации энергии и максимальную эффективность ее использования.

По аналогии с теорией тепловых процессов при сварке эффективность использования лазерного излучения можно характеризовать эффективным КПД процесса h_эф (3.5). Существует понятие эффективной тепловой мощности q,выражающей количество теплоты, введенной в металл за единицу времени при соответствующем виде лазерной обработки

, (3.6)

где P – мощность лазерного излучения.

В формуле (3.6) h_эф – отношение количества теплоты, введенной в металл за единицу времени, к мощности лазерного излучения, подведенного к обрабатываемой поверхности. Этот коэффициент характеризует эффективность процессов выделения теплоты и теплообмена.

В случае поверхностной термообработки без расплавления введенное понятна эффективного КПД совпадает по смыслу с коэффициентом поглощения А,а при лазерной обработке, связанной с расплавлением металла – с эффективным коэффициентом поглощения А _эф. Однако удобнее пользоваться единым понятием эффективного КПД h_эф однозначно характеризующим эффективность любого процесса лазерной обработки.

Для тех видов лазерной обработки, которые связаны с расплавлением металла, эффективность использования введенной в металл тепловой энергии характеризуется термическим КПД, который представляет собой отношение количества теплоты, необходимой для проплавления, ко всей теплоте, введенной в изделие или образец

, (3.7)

где v – скорость лазерной обработки; F _пр – площадь поперечного сечения проплавленной зоны металла; S _пл – удельное объемное теплосодержание расплавленного металла, включая скрытую теплоту плавления.

Введенные понятия эффективного и термического КПД процессов лазерной обработки материалов позволяют однозначно охарактеризовать оптимальные режимы обработки, обеспечивающие максимальную эффективность использования энергии лазерного излучения и высокую производительность расплавления материала, т.е. высокие значения эффективного и термического КПД.

Дата добавления: 2017-02-01