激光钻孔 2021/2/19
2021/2/19 1 激光钻孔
激光 激光是一种单频率或多频率的光波 利用高能量的激光束进行切割,焊接和钻 孔等加工,是近年来发展起来的一项新技 术,有广泛的应用,本讲建立激光钻孔的 数学模型,用它讨论激光钻孔的速度问题 2021/2/19
2021/2/19 2 激光 激光是一种单频率或多频率的光波， 利用高能量的激光束进行切割，焊接和钻 孔等加工，是近年来发展起来的一项新技 术，有广泛的应用，本讲建立激光钻孔的 数学模型，用它讨论激光钻孔的速度问题
、物理模型 钻孔原理 ●激光钻孔的原理是将高能量的激光束照射 在加工物体上,物体被照射部分温度上升, 当温度达到熔点时开始熔化,同时吸收熔 化潜热,被熔化的物质在激光束照射下继 续受热,温度进一步上升,当液体达到汽 化温度时,开始汽化,同时吸收汽化潜热, 汽化物不断挥发,在物体上不断留下深孔, 完成钻孔的过程。 2021/2/19
2021/2/19 3 一、物理模型 钻孔原理 ⚫激光钻孔的原理是将高能量的激光束照射 在加工物体上，物体被照射部分温度上升， 当温度达到熔点时开始熔化，同时吸收熔 化潜热，被熔化的物质在激光束照射下继 续受热，温度进一步上升，当液体达到汽 化温度时，开始汽化，同时吸收汽化潜热， 汽化物不断挥发，在物体上不断留下深孔， 完成钻孔的过程
变量及其说明 W—激光束的能量 A—物体受激光照射的表面积 W4——通常称为能量密度(一般可达 100kWmm) 我们将假设垂直于激光束的边界热传 导可以忽略,从而建立一维模型,我们还 假设物体表面对激光束的反射和熔化后物 体的流动都可忽略。 2021/2/19
2021/2/19 4 变量及其说明 W ——激光束的能量 A ——物体受激光照射的表面积 W/A——通常称为能量密度(一般可达 100kW/ ) 我们将假设垂直于激光束的边界热传 导可以忽略，从而建立一维模型，我们还 假设物体表面对激光束的反射和熔化后物 体的流动都可忽略。 2 mm
设物体的初始温度为T=0,单位物质 从0℃开始升温,直到汽化所需热量包括以 下几个部分: 从零度到熔点7吸收热量c,其中c 为该材料的比热 熔化潜热Lr; 从熔化到气化点T,吸收热量c(T,-7); 气化潜热L 所需的总热量为 Q=Clv+Lr+L (1.1) 2021/2/19
2021/2/19 5 设物体的初始温度为T=0 ,单位物质 从0℃开始升温，直到汽化所需热量包括以 下几个部分： 从零度到熔点 吸收热量 ,其中c 为该材料的比热; 熔化潜热 ； 从熔化到气化点 吸收热量 ； 气化潜热 所需的总热量为 。 (1.1) Tf f cT Lf ( ) Tv Tf c − Lv v Lf Lv Q = cT + + T v