激光焊接中一维激光烧蚀物理模型
发布时间：2015-01-17
wang等认为，在激光烧蚀过程中存在光热烧蚀、等离子体辅助烧蚀和光化学烧蚀三种途径把激光焊接机的激光能量传送到靶材。途径一通过逆Brem-ssnahlung效应把光子量传送到靶材，适用于较低激光功率密度( 100—500MW/cm2)和较长脉冲宽>=10ns的场合；途径二通过高能量的离子轰击靶材表面而传送能量到靶材，适用于激光功率密度远大于500MW/cm2的高功密度场合，实现光热烧蚀到等离子体的转变；途径三直接是量子现象的结果，即当激光光子能量与材料分子结合能一数量级时，激光焊接的激光光子能量就被材料分子键吸收而导致材料分子键断裂，主要：为高分子聚合体。前两种途径均会在靶材旁留下小的液滴和热影响区，而第三，不留下任何痕迹。
三种途径的物理过程描述如下：高能量的激光束与靶材相：用，光束能量部分转换为足够使靶材熔化和蒸发的热能（光热烧蚀）；蒸发的部分电离形成等寓子体；吸收激光的等离子体膨胀、冷却、凝固成簇，这一过；断进行下去，直到激光停止作用。人们据此提出了一个简化的一维激光烧蚀物型，运用激光焊接机这个模型可以预测蒸发前沿的温度和蒸气通量以及颗粒形成和烧蚀率：由于一方面该模型没有考虑从靶材表面发生的热传导、对流和辐射损失，另一方面缺少高温时的热物理和光学性能数据，从而使得用模型预测的结果比试验值偏高，尽管变化趋势是一致的。
