Новости

Рассмотрена объёмная конденсация в плазменном факеле при лазерно-дуговом воздействии на материалы.

Дата публикации: 27/04/2009
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Кластеры конденсированной фазы образуются в результате расширения и охлаждения паров металла в плазменном факеле. Они понижают среднюю энергию электронов в плазме и влияют на протекание кинетических процессов.
Фундаментальные исследования процессов формирования плазмы при воздействии высококонцентрированных потоков энергии на металлические материалы проводятся группой исследователей профессора Г.Туричина в Институте сварочных и лазерных технологий СПбГПУ более 10 лет.
В результате созданы: кинетическая теория оптического лазерно-индуцированного разряда в парах металла, позволяющая описать влияние плазмы парогазового канала на протекание процессов лазерной сварки; самосогласованная модель кинетики плазмы гибридного разряда с учетом взаимного влияния лазерного излучения и электрической дуги; газодинамическая модель формирования химического состава плазменного факела при смешении паров металла с защитным газом; самосогласованное аналитическое описание формирования плазменного факела при лазерно-дуговом воздействии, основанное на совместном решении задач газодинамики и плазменной кинетики без предположения о термодинамическом равновесии, с учетом объемного тепловыделения, диффузии, вязкости и сжимаемости парогазовой смеси.
Поглощая фотоны за счет эффекта обратного торможения, свободные электроны набирают энергию в лазерном поле, что приводит к частичной ионизации паров металла и развитию оптического (в случае лазерного воздействия) или лазерно-дугового (при гибридном воздействии) разряда.
Плазменный факел над поверхностью обрабатываемого металла оказывает значительное влияние на ход как лазерных, так и гибридных лазерно-дуговых технологических процессов обработки, таких как сварка, наплавка и напыление.
Разработанная самосогласованная модель кинетики гибридного разряда и газовой динамики плазменного факела при лазерно-дуговой сварке с глубоким проплавлением дает возможность определить основные характеристики плазменного факела и его влияния на распределение теплового источника на поверхности изделия.
Полученные результаты предсказывают формирование узкого проводящего канала у поверхности образца и позволяют объяснить и количественно описать повышение концентрации энергетического вклада дуги.
Это подтвердилось экспериментальными наблюдениями при гибридном лазерно-дуговом воздействии на материалы. При мощном лазерном или лазерно-дуговом воздействии на металлические мишени поток испарившихся атомов смешивается с окружающим (защитным) газом, и последующее расширение этой смеси ведет к снижению ее температуры и пересыщению. В результате становится возможным образование и рост кластеров конденсированной фазы.
Наличие конденсированной фазы в плазменном факеле может оказывать значительное влияние на кинетические процессы, протекающие в плазме, и, как следствие, на макроскопические характеристики самой плазмы.

Источник: «ФОТОНИКА», 2009, №1, с.12-14, http://www.electronics.ru

Статьи по теме:

страницы: 1