2659241838

1. Wprowadzenie

Wynalezienie laser jest uważane, za jedno z najbardziej przełomowych odkryć minionego wieku. Obecnie trudno znaleźć dziedzinę techniki, gdzie nie byłoby wykorzystywane promieniowanie laserowe. Lasery są obecnie powszechnie wykorzystywane w medycynie, komunikacji, archiwizacji danych, metrologii czy też rozrywce. Jednym z zastosowań lasera jest wykorzystanie go do obróbki metali i wykorzystanie go w procesie cięcia, spawania czy też napawania. Lasery są obecnie jedynym dostępnym źródłem energii umożliwiającym dostarczenie mocy o gęstości nawet ponad 10⁹-10^u [W/cm²] w normalnych warunkach atmosferycznych [1], Dostępność tak dużej gęstości mocy oraz możliwość dokładnego sterowania położeniem wiązki laserowej umożliwia bardzo dokładne nagrzewanie materiałów z szybkością dochodzącą do 10⁶ [°C/s], ich topienie, a nawet odparowanie wszystkich znanych materiałów inżynierskich.

Aplikacje laserowe w przemyśle bazują na interakcji promieniowania laserowego z obrabianym materiałem. Ponieważ energia fali elektromagnetycznej transportowanej przez wiązkę laserową jest następnie zamieniana na ciepło, mechanizmy zamiany tych form energii odgrywa decydującą rolę w każdym procesie laserowym, z tego też powodu poniżej zostanie to zjawisko omówione bardziej szczegółowo.

1.1. Interakcja promieniowania laserowego z materią

Promieniowanie laserowe, które pada na materiał może ulegać szeregu zjawisk, jak zostało to schematycznie pokazane na Rys. 1.

Wiązka

Odbicie (R)

Absorpcja (A)

Obrabiany

materiał    Transmisja (T)

Rys. 1. Zjawiska związane ze światłem laserowym w interakcji z litym materiałem [2]

W trakcie procesu obróbki laserowej padające promieniowanie nie jest całkowicie absorbowane przez próbkę. W przypadku powierzchni wykonanej z litego materiału promieniowanie jest rozdzielane na część odbita od powierzchni, część zaabsorbowaną przez materiał, a część może być transmitowane przez materiał. Te składowe mogą zostać opisane jako odbicie (refleksyjność) R,

2