Ударна дія

Світлове випромінювання поглинається в металах на глибину в декілька мкм. При дії імпульсного лазерного випромінювання з тривалістю імпульсів суттєво відмінною від часу релаксації t_р=10^‑9…10^-11 с, теплова енергія встигає відводитися в глибину металу за рахунок теплопровідності. Нагрів металу, його плавлення і випаровування здійснюються за тими ж закономірностями, які властиві традиційним способам теплового впливу.

Сучасні квантові генератори дозволяють отримати гігантські світлові імпульси надзвичайно малої тривалості (10^-8…10^-10 с), які забезпечують густину потужності 10¹⁰…10¹² Вт/см² і більше. Тобто час дії лазерного випромінювання в імпульсі наближається до часу релаксації. Внаслідок цього енергія не встигає відводитися в глиб металу. Надзвичайно висока концентрація енергії в мікрооб’ємі поверхневого шару призводить до переходу речовини в стан плазми. При розширенні плазми виникають дуже великі, як при вибуху, тиски і може утворитися ударна хвиля. Вона може виникнути в тому випадку, коли час дії випромінювання є більшим від часу розповсюдження удар­ної хвилі. Тоді тиск у поверхневому шарі є дуже великим, а в глибині металу різко падає. Нерівномірність розподілення тиску і є причиною виникнення ударної хвилі.

Для більшості твердих тіл час розповсюдження ударної хвилі складає 10^-5 с. В цьому випадку опромінення імпульсами тривалістю менше 10^-6…10^-7 с, може призвести до виникнення ударної хвилі.

Тиск ударної хвилі можна визначити за формулою:

,

де

G - параметр Грюнайзена (коефіцієнт пропорційності між тиском і густиною енергії);

R - коефіцієнт відбивання; q₀ - питомий потік енергії лазерного випромінювання;

d _і - глибина проникнення імпульсу в момент і; р₀ - початковий тиск;

р_n - максимальний тиск, що виникає миттєво після дії імпульсів.

Недоліки ударного зміцнення - це малі розміри ЗЛВ, невисокий приріст твердості, низька продуктивність.

Дата добавления: 2015-07-18