Читать онлайн «Теоретические основы лазерной обработки»

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана А. В. Богданов, А. И. Мисюров, Н. А. Смирнова Теоретические основы лазерной обработки Под редакцией А. Г. Григорьянца Методические указания к лабораторным работам Москва Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана 2006 УДК 621. 375. 826 ББК 34. 58 Б72 Рецензент В. П. Морозов Богданов А. В. , Мисюров А. И. , Смирнова Н. А. Б72 Теоретические основы лазерной обработки: Методические ука- зания к лабораторным работам / Под ред. А. Г. Григорьянца. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. – 23 с. : ил. ISBN 5-7038-2844-9 В методических указаниях содержатся описания четырех лаборатор- ных работ, посвященных выбору и созданию моделей тепловых процессов лазерной обработки с применением аналитических методов расчета, уста- новлению показателя технологической прочности сплавов при фазовых и структурных превращениях. Для студентов старших курсов специальности «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов», изучающих дисци- плину «Теоретические основы лазерной обработки». Табл. 1. Библиогр. 4 назв. УДК 621. 375. 826 ББК 34. 58 ISBN 5-7038-2844-9 © МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006  Работа № 1. СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ УСТАНОВОК С ПОМОЩЬЮ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА Цель работы – определение эффективного КПД процесса ла- зерной сварки; исследование зависимости эффективного КПД процесса сварки от его параметров; сравнение эффективностей использования энергии лазерного луча с длинами волн 1,06 и 10,6 мкм с помощью калориметрического метода. Теоретическая часть Эффективность процесса сварки (в том числе и лазерной) ха- рактеризуют тремя энергетическими КПД [1]: эффективный КПД сварки – отношение энергии, вложенной в материал, ко всей подведенной к нему энергии; термический КПД показывает, какая часть поступившей в ме- талл теплоты идет на плавление металла; полный тепловой КПД процесса сварки равен произведению эффективного и термического КПД. Необходимость определения КПД процесса сварки связана в первую очередь с наиболее рациональным использованием энер- гии лазерного луча [2]. Для нахождения эффективного КПД про- цесса используют калориметрический метод [3]. Эффективной тепловой мощностью называют количество те- плоты, вводимое источником нагрева в единицу времени в обраба- тываемый материал. Эффективную тепловую мощность опреде- ляют калориметрическим методом с помощью уравнения теплового баланса Q=Q к +Q s +Q п +Q а , где Q – теплота, поглощенная образцом; Q к – теплота, поглощен- ная калориметром; Q s – теплота, определяющая полный запас теп- ловой энергии внутреннего состояния образца до и после опыта; Q п – теплота, расходуемая на парообразование; Q а – тепловые по- тери вследствие теплообмена образца с окружающей средой во время нагрева и переноса образца в калориметре. (Все величины, входящие в уравнение, измеряются в джоулях [4]. ) 3  Теплота, поглощенная калориметром, Q к =(М в С в +М к. с С к. с )(Т m –Т o ), где М в , М к . с – масса воды в калориметре и калориметрического сосуда соответственно, кг; С в, С к . с – их удельные массовые тепло- емкости, Дж/(кг·ºС): С к . с =600 Дж/(кг·ºС); Тm – температура воды после опыта, ºС; То – температура воды до опыта, ºС.