Лазерная резка, Минск

Физические процессы при лазерном воздействии на поверхность твердых тел.

Поглощение и отражение лазерного излучения. За основу лазерной обработки материалов возложили способность лазерного излучения создавать на небольшом участке поверхности высокие плотности теплового потока, необходимые для нагрева, плавления или испарения фактически любого материала. Данное связанно с термическим эффектом поглощения излучения непрозрачными твердыми телами.

Световой поток лазерного излучения, направленный на поверхность обрабатываемого материала, частично отражается от нее, а частично проходит в глубь тела. Излучение, проникающее в глубь металла, практически полностью поглощается свободными электронами проводимости в приповерхностном слое толщиной 0,1- 1 мкм, эти электроны переходят в состояния с более высокими уровнями энергии, т.е. возбуждаются.

Возбужденные электроны сталкиваясь с другими электронами или узлами кристаллической решетки передают им избыток энергии.

Основная доля теплоты при лазерном нагреве переносится в глубь металла посредством электронной проводимости. Поэтому, тепловые процессы при лазерном нагреве имеют ту же физическую природу, что и традиционные способы термического воздействия на металл, это дает возможность пользоваться классической теорией теплопроводности.

Интенсивность поглощения энергии определяется значением коэффициента поглощения, который зависит от рода материала и длинны волны падающего излучения.

Поглощательная способность неокисленной металлической поверхности на длине волны лазерного излучения  = 10,6 мкм определяется уравнением:  = 112,2 (₀^-1)^-1/2 , где - коэффициент поглощения; ₀ - удельная электрическая проводимость металла по постоянному току, См/м.