毫秒激光打孔过程中熔融喷溅物的温度分析(5)
时间:2018-03-05 15:45 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
（2.3.5） 其中，Lev(J/kg)为气化潜热，Tb为气化点温度， Pa表示当温度为Tb时的平衡蒸汽压强。 将（2.3.1）写成稳态形式： （2.3.6） 对于熔融相变，可以采用等效比热容的方法， （2.3.7） 其中Cp表示材料的等效比热容，因此带有相变的热传导方程仍然可以表示成： （2.3.8） 热传导方程的解析解为： （2.3.9） 上式中， 表示材料的热扩散率。 根据边界条件, B=T0 （2.3.10） （2.3.11） 温度场T （2.3.12） 在材料表面x=0时， （2.3.13） 式（2.3.13）可以化为二元一次方程 求解 或者 （2.3.15） 式（2.3.15）是打孔速度的两个解。激光的打孔速度不但与材料的属性相关，还与激光的参数相关，而第二个结果只是与材料的属性相关，这与事实不符，因此舍掉。由于Cp为等效比热容，因此， 为材料从T0升高到Ts时的焓值变化。打孔速度可以写为： （2.3.16） 式（2.3.16）为质量迁移完全由液态喷溅引起时，打孔速度的稳态解。其中α0=1-R表示激光的吸收率，R表示材料的反射率， 为材料吸收的激光功率密度， 代表气化损失的功率密度。如果定义 为有效的激光功率密度，式（2.3.16）的物理意义为有效的激光功率密度转化为温度为Ts的焓的速度。 如果质量迁移是以气化为主要方式，则V=μ为气化速度，式（2.3.16）整理得到， ，此式与打孔机制为气化的结果一致；如果定义为V为材料的熔融速度， 即为材料的热扩散长度，在激光脉冲结束时，材料表面温度达到熔点温度，并没有产生气化， ，式（2.3.16）经过整理得到： （2.3.17） 此式即为温度达到熔点时的能量阈值。 由式（2.3.16）看出，在激光功率密度一定的情况下，打孔速度为材料表面温度的函数，打孔速度由材料表面温度决定。 式（2.3.16）中，由于气化损失了部分激光能量，为了研究气化带来的影响，定义 （2.3.18） (责任编辑：qin) |