激光轉鏡寬帶掃描熱過程研究.pdf

1、材料表面激光加工是一個瞬態(tài)、非平衡、不均熱過程，所形成的溫度場及相應的溫度梯度場對加工質量產生重要影響。目前國內外還沒有在線監(jiān)測激光加工熱過程的手段，主要原因是加工過程中材料內部溫度無法測量，因此通過建立數(shù)學物理模型，模擬分析是材料表面激光加工熱過程研究的主要方法。 激光光束與材料的相互作用產生復雜的熱交換是材料表面激光加工熱過程的實質問題。其中激光光束模式和光斑形狀以及光束對材料的作用方式是影響溫度場的關鍵因素。光斑按形成方式

2、可分為靜態(tài)光束光斑和動態(tài)光束光斑，動態(tài)光束光斑是聚焦光束掃描疊加形成的光斑，其產生的溫度場較靜態(tài)光斑更復雜。在以往的研究中人們采用以與動態(tài)光斑具有相同的平均功率密度的靜態(tài)光斑溫度場表示動態(tài)光斑的溫度場，忽略了動態(tài)光斑作用點處的高能密度和對光斑處每一點加熱、冷卻循環(huán)作用的過程的特殊性。激光轉鏡以掃描方式將激光束聚焦掃描成線狀光斑。本文以激光轉鏡掃描光斑為例，提出了符合掃描光斑形成過程的數(shù)學物理模型，研究了參數(shù)與溫度分布之間的相互關系，并用

3、計算機模擬了不同參數(shù)下的溫度曲線平均功率相同的靜態(tài)光斑的溫度場比較。在激光作用區(qū)內，激光轉鏡掃描光斑表層溫度高于靜態(tài)光斑，底層溫度低于靜態(tài)光斑，具有明顯的()趨膚效應”。 在充分討論研究激光轉鏡光斑溫度場及其特性的基礎上，建立了激光轉鏡掃描寬帶溫度場數(shù)學模型，研究了參數(shù)與溫度分布之間的關系。計算機模擬了不同參數(shù)下的溫度曲線和三維空間的溫度分布，模擬了激光轉鏡寬帶熱處理淬火帶形貌。提出了用溫度曲線計算奧氏體化加熱時間、馬氏體轉變過