無論哪─種激光加工方法,都要將一定功率的激光束聚焦于被加工物體上,使激光與物質(zhì)相互作用。以金屬加工為例,在功率密度為104~~1011W-cm-2的激光聚焦照射下,物表面將吸收大量激光能量。隨著照射時間的推移,激光束與金屬表面之間會產(chǎn)生多種相互作用過程。
首先是熱吸收過程,使材料局部升溫。激光脈沖能量足夠高,脈寬足夠窄,會產(chǎn)生沖擊強化過程。隨著熱作用的持續(xù),溫度升高,導(dǎo)致表面熔化過程。繼續(xù)照射,熔池會向內(nèi)部發(fā)展,熔池表面發(fā)生汽化過程。
幾乎與此同時,等離子體開始產(chǎn)生,形成的汽化物和等離子體產(chǎn)生屏蔽現(xiàn)象。持續(xù)照射,屏蔽作用減弱,稱作復(fù)臺遼任o
與上述諸過程相對應(yīng),在不同激光參數(shù)下的各種加工的應(yīng)用范圍。
激光脈寬為10ms左右,聚焦功率密度為102w/mm2時,作用于金屬表面,主要產(chǎn)生溫升相變現(xiàn)象,用作激光相變硬化;激光作用時間在10~4ms之間,聚焦功率密度在102~10'W/mm2的范圍時,金屬材料除了產(chǎn)生溫升、熔化現(xiàn)象之外,主要是汽化,同時還存在激波,可用于熔化、焊接、合金化和熔敷。
激光作用時間為104s,聚焦功率密度在105~109W/mm2的范圍時,金屬材料除了產(chǎn)生溫升、熔化現(xiàn)象之外,還發(fā)生汽化,同時存在激波和爆炸沖擊,主要用于打孔、切割、劃線和微調(diào)等。激光作用時間小于10-6s,聚焦功率密度增大到109w/mm2時,除了產(chǎn)生上述現(xiàn)象外,金屬內(nèi)熱壓縮激波和金屬表面上產(chǎn)生的爆炸沖擊效應(yīng)變?yōu)橹饕F(xiàn)象,主要用于沖擊硬化。