WorldodTech

При совпадении плоскостей реза и поляризации большая часть энергии излучения поглощается впереди реза, что обеспечивает максимальную скорость резки при минимальной ширине. Если плоскость поляризации перпендикулярна плоскости реза, то большая часть энергии излучения поглощается боковыми сторонами реза. При промежуточных углах между поглощение несимметрично, что приводит к расширению реза и его искажению ( рис. 1.5 ). С увеличением скорости резки углы скоса кромок увеличиваются.

Распространение лазерного излучения в канале реза. При резке материалов лазерным излучением необходимо, чтобы луч проник в вещество как можно глубже. При этом интенсивность излучения должна быть весьма высокой, в связи с этим необходимо добиться минимального размера светового пятна на поверхности мишени. Радиус светового пятна в фокальной плоскости луча rл = l/y, ( где y - угол расходимости луча, l - длинна волны излучения ), т.е. обратно пропорционален углу фокусировки луча . Поэтому, необходимо работать с острофокусным излучением. Такое излучение пройдя фокальную плоскость ( обычно совпадающую с плоскостью поверхности образца ), расфокусируется уже на малой глубине L=l/y2 и будет попадать на боковые стенки канала. Если a - коэффициент поглощения мал, то большая часть света будет отражаться от стенок и попадать на дно канала.

Относительно просто распределение света в канале можно рассчитать в приближении геометрической оптики. Элементарный луч света, многократно отражаясь от стенок , либо частично отражается , если канал реза неглубокий, либо полностью поглощается, если канал реза глубокий.

Процессы распространения теплоты в зонах прилегающих к источнику, могут быть описаны только с учетом влияния характера распределения плотности мощности в пятне лазерного излучения.

Наиболее эффективными параметрами фокусировки обладает нормальное (Гауссово) распределение плотности мощности Е(r) сфокусированного лазерного излучения, широко распространенного в промышленных технологических лазерах.

Под воздействием такого излучения на поверхности мишени возникает тепловой источник нагрева с таким же нормальным распределением плотности мощности в пятне лазерного излучения (рис.1.1), q(r) =qm·e k r ; где qm =aэф Еm- максимальная плотность в центре пятна нагрева ; k -коэффициент сосредоточенности, характеризующий форму кривой нормального распределения ; Еm - максимальная плотность мощности лазерного излучения по оси; r - радиальное расстояние данной точки от центра.

За радиус светового пятна rл обычно принимают радиус пятна нагрева, на котором q = 0,05·qm . Излучение удобно рассматривать в виде потока фотонов. На дне разрезаемого участка вследствии дифракции элементарный луч расплывается на ширину lh/d. Для расчета траектории луча необходимо, чтобы эта ширина, была меньше ширины канала d. Отсюда вытекает условие применимости приближения геометрической оптики: d2 /lh >> 1.

Это неравенство можно переписать , введя понятие коэффициента формы канала h/d: d/l >> h/d. На практике h/d лежит в пределах 5-10, т.е. при l = 10,6 мкм для применимости теории геометрической оптики необходимо, чтобы ширина реза канала реза d > 0,1 мм.

Исходя из приближений геометрической оптики сфокусированное излучение можно представить в виде совокупности N лучей. Каждому лучу на входе в канал соответствовала мощность P/N, где P - мощность лазера. При численных расчетах [4], если мощность луча после очередного отражения была меньше 10-4 начальной, то его исключали.