Определение толщины молибденовой пластины, которую можно прошить одиночным импульсом от воздействия лазерного луча

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Новосибирский государственный технический университет

Кафедра Технологии машиностроения

Расчетно-графическая работа

По курсу «Основы электрофизических методов обработки» 

Факультет: МТ

Группа: ТМ-22

Студент: Брюзгин А. С.

Вариант: 25

Преподаватель: Журавлёв А. И.

 Новосибирск, 2006

Условия задачи:

          Определить толщину молибденовой пластины, которую можно прошить одиночным импульсом от воздействия лазерного луча с параметрами: энергия импульса W=100 Дж; длительность импульса ; диаметр сфокусированного луча d=2 мм; коэффициент поглощения 0,3; Удельная теплоёмкость с=0,25 Дж/г·град; удельная теплоёмкость λ=1,6 Вт/см·град; ρ=10,2 г/см³; температура кипения T_кип =4600 °С; скорость звука в металле с = 2000 м/с; теплота испарения L₀ =6,18 кДж/г; молярная масса М=96 г/моль; универсальная газовая постоянная R=8,31 моль^-1·град/Дж; постоянная Больцмана k=1,381·10^-23 Дж/град; скорость звука в паре с=232 м/с. Распределение интенсивности по сечению принять однородным. Определить давление паров в обрабатываемом отверстии в установившемся режиме.

Определим мощность источника:

Плотность мощности:

,

где  площадь

Глубина прогрева за время воздействия:

,

где коэффициент температуропроводности 

d=2 мм >>0,11 мм, значит рассматриваем задачу в одномерной постановке.

Скорость фронта испарения:

Для расчёта скорости принимаем температуру Т=2·Т_кип=9200°С

Плотность мощности:

Температуры Т=9200 °С недостаточно для обеспечения заданной плотности мощности.

Скорость фронта испарения:

Для расчёта скорости принимаем температуру Т=2·Т_кип=9300°С

Плотность мощности:

Заданная плотность мощности:

Рассчитаем толщину пластины:

Время выхода на стационарный режим:

Определим давление паров в обрабатываемом отверстии:

Сначала необходимо узнать, сколько частиц находится в единице объёма твёрдого вещества:

Концентрация частиц:

Концентрация частиц в паре:

Давление паров: