金屬吸收高能量雷射溫度分佈的理論分析

Abstract

利用數值方法解出一次式熱傳導方程式，而且在計算過程中用實驗式Ｒ（Ｔ）取代由 模式（model ）導出的關係式Ｒ（Ｔ）（因為至今尚沒有很好的理論來解釋描述此現 象：即金屬溫度上升，從室溫到熔點，Ｒ急速下降）。如此，構成一個完整的計算方 法庄得到各種高能量雷射形式打到金屬的溫度分佈。 本文處理的主要計算包含兩項： （１）計算利用高斯，方形及系列連續方形之雷射輸出波形打到金屬面的溫度分佈Ｔ （ｘ，ｔ）及反射係數變化情形，打到金屬面的溫度分佈。 （２）計算對於一組具有相同能量，但不同的脈波寬度（duration）的雷射脈衝打到 金屬的結果。計算顯示脈波寬度愈小，金屬面之反射係數變化愈大，也得到最高之表 面溫度。 因此我們在用雷射對金屬作加熱處理時，可用此方法先估計所使用的雷射能量及脈波 寬度所得到在金屬中的溫度分佈及表面溫度如何。然後，根據此分析我們更可適當地 選擇雷射（能量，脈波寬度）去達到對金屬所需要的加熱程度。