Особенности плазменных процессов при лазерной обработке в защитных газах.

При лазерной обработке, связанной'с нагревом до высокой температуры, близкой к температуре плавления легированных сталей и других высокоактивных металлов и сплавов, применяют в качестве защитного газа одноатомные инертные газы — аргон и гелий. Защитный газ обычно подается через специальное сопло коаксиально лазерному излучению. При тепловой лазерной обработке низколегированных сталей, а также целого ряда конструкционнных материалов в качестве защитной среды используют углекислый газ, азот и воздух. Состав газа в зоне взаимодействия лазерного излучения с металлом оказывает существенное влияние на эффективность проплавления. Результаты лазерной обработки заготовки из коррозионно-стойкой стали в среде различных защитных газов представлены в Таблице 1. Использовалось излучение С02 — лазера типа ЛТ-1 мощностью 5 кВт. Фокусное расстояние линзы 230 мм, скорость обработки — 33м/ с.

Таблица 1

Защитный

газ

Н, мм

Н/Ь

Ч-УЧ-рн.

р0кГ/м*

RjMO* м*/с

Не

6,1

2,8

1,00

0,178

5,00

СО

5,1

1,8

0,84

1,980

2,83

Воздух

4,9

2,1

0,77

1,290

",

4,2

1,9

0,72

1,250

2,83

Ат

1,0

0,6

0,14

1,780

2,83

В этой таблице Ь — средняя ширина шва; р0 — плотность газа при 0‘С и 0,1 МПа; Лпр/ЛпрНе — отношение глубины проплавления в данном газе к глубине проплавления в Не, условно принятой за единицу; R — расход газа.

При мощности лазерного излучения, превышающей пороговую мощность для данного газа, возникающая плазма распространяется по световому лучу. Холодный газ, прилегающий к плазме со стороны источника излучения, нагревается до высокой температуры, при которой уже он сам начинает поглощать энергию светового пучка, то есть поглощающий слой перемещается в направлении источника излучения. Передний фронт плазмы остается там где плотность мощности лазерного пучка компенсирует потери в окружающую среду.

Схема взаимодействия лазерного излучения с металлической поверхностью 1 — лазерное излучение; 2 — холодный газ

Рис. 8. Схема взаимодействия лазерного излучения с металлической поверхностью 1 — лазерное излучение; 2 — холодный газ;

  • 3 — ионизированный газ; 4 — нагретый газ;
  • 5 — пограничный слой; 6 — пары металла.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >