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激光与材料相互作用的过程分析
2020/1/20 阅读次数:[732]
是继机械加工、力加工、火焰加工和电加工之后一种崭新的加工技术。作为极具特色的光源,也称作“光刀”,它可以解决不同材料的加工、成型、制备等各种制造问题。作为神奇的“光刀”,它有许多特点:其空间特性的能量分布,根据需要可“尖”可“钝”,具时间特性,可连续或调制输出,根据被加工材料的吸收系数,其波长覆盖到紫外。各种光的参数搭配,被加工材料范围可从金属、复合材料、材料、陶瓷、玻璃、皮革、布料到人造纤维等,以及其他新材料。
  目前,激光加工用激光多于红外波段。根据材料吸收激光能量而产生的温度升高,可以把激光与材料相互作用过程分为如下几个阶段:
  1、无热或基本阶段。
  从微观上来说,激光是搞简并度的,当它的密度很低时,绝大部分的入射光子被材料中电子弹性散射,这段主要物理过程为反射,透射和吸收。
  2、相变点以下加热。
  当入射激光强度提高时,入射光子与金属中电子产生非弹性散射,电子通过“逆韧致辐射效应”,从光子获取能量。处于受激态的电子与声子相互作用,把能量传给声子,激发强烈的震动,从而使材料较热。当温度低于相变点时,材料不发生结果变化。
  3、在相变点以上但熔点加热。
  这个阶段为材料固态相变,存在传热和质量传递物理过程。
  4、在熔点以上,但低于汽化点加热。
  激光使材料熔化,形成熔池。熔池外主要是传热,熔池内存在3种物理过程:传热、对流和传质。
  5、汽化点以上加热出现现象。
  激光使材料汽化,形成等离子体,这在激光深熔焊接中是经常见到的现象。
    总结:
  国内目前所拥有的完全可以具有强大的能力将生产带向激光化,实现日常生活用品的激光加工,为激光技术的优势提供更广的平台,使得产品和技术共同发展和应用,强有力的发展激光加工市场的明天。
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