Это намного сложнее, чем просто нагревание и плавление.
Когда металл нагревается, он не просто плавится, он также испаряется и ионизируется, превращаясь в облако плазмы.
Когда облучение прекращается, все происходит в обратном порядке: плазма становится паром, пар становится жидкостью, а жидкость становится твердым металлом. И все это сопровождается различными химическими реакциями.
Но это еще не все!
Пока металл нагревается, на его поверхности образуются различные химические соединения (оксиды, нитриды, карбиды и др.). Это уменьшает отражательную способность поверхности, что увеличивает интенсивность нагрева, соответственно, и образование этих соединений. Создается тепловая обратная связь, явление, при котором повышение температуры металла вызывает увеличение его сопротивления, что в свою очередь приводит к дополнительному выделению тепла, ускоряя нагревание и способствуя быстрому превращению металла в жидкость.
Почти все металлы, за исключением золота и платины, всегда покрыты тонким слоем оксида, что не мешает им отражать более 3/4 падающего на них света.
Однако, когда мы нагреваем эти металлы до очень высоких температур, происходит нечто интересное.
Способность отражать свет резко уменьшается, как будто скачком, то же и с теплопроводностью. Таким образом, фазовый переход сопровождается резким увеличение подвода тепла и столь же резким снижением его отвода. Разогрев металла ускоряется и он быстро достигает температуры кипения.
По её достижению в жидком металле возникают пузырьки насыщенного пара. Их давление превышает атмосферное, что приводит к интенсивному испарению. А образовавшееся паровое облако, ионизируется под воздействием лазерного излучения.
Интересно, что вместе с плавлением и испарением всегда происходит сублимация - переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое. При достаточно высокой интенсивности (от 106 Вт/см²), сублимация начинает преобладать.
Если же повысить интенсивность еще на пару порядков, мы получим неожиданный результат: металл из твердого состояния переходит непосредственно в плазму. Это называется абляцией.
Помимо вышеперечисленных явлений в процессе металл деформируется из-за неравномерного нагрева, что может привести к изменению структуры металла и в худшем случае к разрушению объектов, которые подверглись лазерной обработке.
Теперь при использование лазерного излучения высокой интенсивности во время резки, сварки, чистки, наплавки металла и т.д. вы будете знать о возможных последствиях.
Выбрать оборудование для лазерной резки, сварки и чистки металла
