Тепловые процессы в металлах при лазерной обработке

Световой поток лазерного излучения, направленный на обрабатываемую поверхность, частично отражается от нее, а частично проходит вглубь тела. Излучение, проникающее вглубь тела, практически полностью поглощается свободными электронами проводимости в приповерхностном слое, толщина которого составляет 0,1 — 1 мкм. Это приводит к повышению энергии электронов и, вследствие этого, к интенсификации их столкновений между собой. Энергия, поглощенная электронами в начальный момент времени, длящийся t_M4= 10 «с, лишь в незначительной своей части передается кристаллической решетке металла. Потому в течение этого времени тепловое состояние металла будет характеризоваться двумя значительно различающимися температурами: температурой электронов Т_с и температурой решетки Т, причем Т_е» Т.

Интенсивность передачи энергии свободных электронов кристаллической решетке со временем возрастает. Начиная со времени релаксации 10'⁹ с, разность температур Т_е — Т₍ становится минимальной, и состояние металла становится возможным характеризовать общей температурой Т_м при условии, что плотность мощности излучения в зоне обработки не превышает 10' Вт/см^:.

Основная доля теплоты при лазерном нагреве переносится вглубь металла посредством электронной проводимости, то есть так же как и при традиционных способах теплового воздействия.