Реферат: Лазерная резка : расчет зануления кабельной сети и освещенности сборочного мест блока

n - скорость подачи образца;

R - радиус пятна фокусировки.

Тогда для случая быстро движущегося образца преобразовывая уравнения (1.1 и 1.2) температура поверхности оценивается следующим выражением:

1.5

Вглубь материала температура спадает экспоненциально в соответствии с выражением ( 1 .6 ):

1.6

Рис. 1.10 Температурное распределение различных слоев образца углеродистой стали при R = 0,25 мм; P = 1,5 кВт; n = 2см/c; l = 0,24 Вт/(смЧC⁰);

a = 0,05 см²/с.

Из ( 1.4 ) видно, что при приближении темперетуры Т к Т_пл начнется процесс разрушения металла при этом интенсивность q составит:

1.7

Выражение ( 1.7 ) является пороговым, при изменении плотности мощности лазерного излучения q, например изменяя радиус лазерного луча при постоянной мощности излучения P, можно реализовать режим лазерного поверхностного упрочнения. Например, при лазерной закалке необходимо нагреть элемент объема до температуры фазовых превращений Т_g . Для материала выполненного из стали q_п составит 1,3 Ч 10⁵ Вт/см², рассчитанный по (1.7) а = 0,22 см²/c и l = 0,76 Вт/( смЧ⁰К). Рассматриваемый технологический лазер имеет q = 4,7Ч10⁶, поэтому для режима термоупрочнения необходимо снизить плотность мощности, например, увеличив размер фокусируемого луча.

При достижении температуры образца Т_пл происходит появление жидкой фазы металла.

Так для характерных режимов лазерной термообработки n = 3,4 см/с, для алюминиевого образца покрытого поглощающим составом ( a_эф = 0,7 ); R = 3 мм; q = 8,3 Ч 10⁴ Вт/см².

Плавление металлов лазерным излучением. Дальнейшее воздействие лазерного излучения на материал приводит к плавлению материала находящегося в твердой фазе. После достижения поверхностью Т_пл возникает новый режим лазерного нагрева, энергия излучения идет на разрыв связей в кристаллической решетке и изменение теплосвойств возрастает ).

Закономерности лазерной резки качественно описываются выражением (1.8):

h Ч n Ч b Ч ( c Ч r Ч Т_пл + Н_пл) = h Ч Р ; 1.8

где Р - суммарная мощность поглощенного лазерного излучения и экзотермической реакции окисления;

h и b - ширина и глубина резания;

n - скорость перемещения материала;

h = a_эфh_т - эффективность процесса лазерной резки (h_т - термический к.п.д., показывающий отношение энергии, затраченной на проплавление образца, к полной энергии, поглощенной расплавом.);

Н_пл - скрытая теплота плавления.

Если в качестве ширины резания b принять диаметр лазерного луча, то из (1.6) следует, что h @ n^-1 при Р = const ( рис. 1.11 ). Эта зависимость качественно согласуется с экспериментальными данными [ 6 ].

Рис. 1.11 Максимальная скорость резки в зависимости от толщины

образца при мощности СО₂ лазера 1,5 кВт:

1 - углеродистая сталь в воздухе h = 0,5; d = 0,2 мм;

2 - алюминий в воздухе h = 0,5; d = 0,2 мм;

3 - углеродистая сталь в среде кислорода.