Лазерная сварка точечным импульсным лазерным источником

(два листа в стопке, одномерная задача).

1. Задание теплофизических характеристик вещества:

Материал –железо.

, Постоянная Пи.

, C, Температура плавления, .

, C, Температура полиморфного превращения.

, kg/m^3, плотность.

, J/(kg*К), теплоемкость.

, W/(m*К), теплопроводность.

, m^2/s, температуропроводность, .

, , , -- m, высота, длина, ширина образца.

Материал – титан.

, C, Температура плавления, .

, kg/m^3, плотность.

, J/(kg*К), теплоемкость.

, W/(m*К), теплопроводность.

, m^2/s, температуропроводность, .

, , -- m, высота, длина, ширина образца.

2. Задание параметров лазерной обработки

, m, радиус пятна лазерного излучения.

, W, Мощность лазерного воздействия.

, W/(m^2), Плотность мощности лазерного воздействия, .

, коэффициент поверхностного поглощения лазерного излучения верхней пластиной.

, m/s, Скорость сканирования лазерного пучка по поверхности.

, s, время лазерного воздействия , .

3. Теплофизические оценки для выбора расчетной модели:

, m, зона термического влияния на которое распространится тепло за время лазерного воздействия, .

, m/s, скорость распространения теплового фронта за время лазерного воздействия, .

Далее для определения правомерности выбора той или иной расчетной модели необходимо сопоставить:

1. ht ~ rp, то есть распределенным или точечным является источник КПЭ;

2. vt ~ VL, т.е. является ли источник КПЭ быстродвижущимся;

3. ht ~ H, является ли модель полу бесконечной тепловой задачей.

4. Расчеты:

, , , , ,

, , .

Температура в первой пластине может быть рассчитана по формуле (П6.1), явный вид которой представлен в Приложении 2.

Рис. 26 Распределение температуры в первой пластине T1(z) на момент окончания лазерного импульса.

Рис. 27. Распределение температуры в первой пластине T1(z,t).

, .

Температура во второй пластине может быть рассчитана по формуле (П6.2), явный вид которой также представлен в Приложении 2.

Рис. 28

Рис. 29

Приложение 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Сверхдлинные формулы

(П2.3) формула из [8] cтр. 16.

(П3.1) формула 3.55 (стр.93) - [5].

(П6.1) 3.45 (стр.92) [5].

(П6.2) 3.46 (стр.92) [5].

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.

Табл. 1

Табл. 2