Я. В. Швидка, А. В. Свята
Наукові консультанти: Г. Д.
Холмська, О.В. ФілатовОб'єктом експерименту є технічне залізо.
Форма зразка – паралелепіпед, п’ять граней якого не беруть участі у дослідженні. На шостій грані відбуваються локальні зміни.
Проводиться моделювання точкової лазерної обробки при Т=2500К. Ділянка на яку потрапляє лазер – сфера з діаметром 7 мм; глибина дії лазера – 5 мм.
Використані такі припущення:
За короткий час дії імпульсу не відбувається взаємодії насичуючого середовища з нагрітою та розплавленою поверхнею заліза.
Розподіл енергії в зоні лазерної дії є рівномірним.
Густина потужності впродовж дії імпульсу не змінюється.
Умови моделювання:
Ізобарно-ізотермічний ансамбль з постійною кількістю атомів.
Потенціал енергії ЕАМ визначається за моделлю зануреного атома .
Крок по часу – 3e-15.
Алгоритм:
На початку розрахунку задаємо початкові і граничні умови, далі піддаємо поверхню зразка точковій лазерній обробці при температурі і аналізуємо поведінку атомів при заданій температурі.
Модель реалізовано у програмному середовищі XMD (http://xmd.sourceforge.net/download.html) і візуалізовано у програмі VMD (http://soft.mydiv.net/mac/download-VMD.html).
Встановити вплив імпульсної лазерної дії на властивості поверхневих шарів заліза шляхом комп’ютерного моделювання.
І
Лазерна обробка використовується для зміцнення приповерхневих шарів деталей машин та інструменту з метою підвищення їх зносостійкості та інших характеристик. Комп’ютерне моделювання процесу лазерної обробки дозволяє глибше дослідити природу процесів на поверхні, прогнозувати характеристики виробів, зберегти ресурси у порівнянні з реальним експериментом.
Вступ
Матеріали і методи
Мета дослідження
Результати
Висновки
ІНЖЕНЕРНО-ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ, КАФЕДРА ФІЗИКИ МЕТАЛІВ
Продемонстровано, що розплавлення матеріалу при лазерній обробці відбувається спочатку в локальних ділянках, кількість яких з часом зростає (рис. 3). В результаті відбувається оплавлення всієї зони лазерної обробки.
Лазерна обробка матеріалу призводить до утворення рельєфу на поверхні (рис. 5).
Встановлено, що при нагріві матеріалу вище температури плавлення не спостерігається утворення дислокацій.
При температурі, вищій Тпл відбувається емісія атомів з поверхні матеріалу (рис. 6) і матеріал ділянки, що піддається обробці, переходить у аморфний стан.
Результати комп’ютерного моделювання відповідають фізичним уявленням про природу процесу.
Рисунок 1 – Нагрівання речовини без руйнування
Рисунок 2 - Виникнення локальних ділянок в межах зони лазерної дії
Рисунок 3 - Збереження ближнього порядку на локальних ділянках
Рисунок 4 - Втрата ближнього порядку на локальних ділянках
Рисунок 5 - Утворення рельєфу
Рисунок 6 - Емісія атомів
