Повышение эффективности дуговой составляющей лазерно-дугового разряда

Abstract

Скорректированы вольт-амперные характеристики лазерно-дугового разряда для различных коэффициентов поглощения лазерного излучения свариваемым металлом путем учета в законе сохранения энергии дополнительной подводимой мощности, которая обусловлена взаимодействием плазмы электрической дуги с лазерным излучением. Показано, что, наряду с повышением эффективности лазерной составляющей источника нагрева, также повышается эффективность дуговой составляющей за счет значительного увеличения коэффициента поглощения лазерного излучения при переходе металла в жидкое состояние. Для определения температурной зависимости коэффициента поглощения лазерного излучения металлическими материалами исследуемый металл рассматривался в рамках модели почти свободных электронов. В этом случае, согласно теории ДрудеЗинера, коэффициент поглощения в основном определяется удельным сопротивлением металла.

Скореговано вольт-амперні характеристики лазерно-дугового розряду для різних коефіцієнтів поглинання лазерного випромінювання металом, що зварюється шляхом врахування у законі збереження енергії додаткової потужності, яка обумовлена взаємодією плазми електричної дуги з лазерним випромінюванням. Показано, що поряд з підвищенням ефективності лазерної складової джерела нагріву також підвищується ефективність дугової складової за рахунок значного збільшення коефіцієнта поглинання лазерного випромінювання при переході металу в рідкий стан. Для визначення температурної залежності коефіцієнта поглинання лазерного випромінювання металевими матеріалами метал, що досліджується, розглядався в рамках моделі майже вільних електронів. У цьому випадку згідно з теорією Друде-Зінера коефіцієнт поглинання в основному визначається питомим опором метала.

Volt-ampere characteristics of the laser-arc discharge for different rates of absorption of laser radiation of the base metal have been corrected by taking into account in the energy conservation law the additional input power, which determines by interaction of electric arc plasma with the laser radiation. It is shown that along with a increasing the efficiency of the laser component of the heat source, also increases the efficiency of the arc component due to a significant increasing the absorption coefficient of the laser radiation during the transition of the metal in the liquid state. To determine the temperature dependence of the absorption coefficient of laser radiation by metallic materials the metal under study was considered within the nearly free electron model. In this case, according to the Drude-Zener theory the absorption coefficient is mainly determined by the specific resistance of the metal.