Лазерна ударно-хвильова обробка матеріалів: фізичні аспекти та вимоги до відповідних світлотехнічних установок

Abstract

У роботі розглянуто фізичні процеси генерації лазерних ударних хвиль. Представлено формули для розрахунків критерію виникнення, глибини утворення та амплітуди імпульсу тиску лазерної ударної хвилі в залежності від густини потоку енергії лазерного імпульсу, акустичних імпедансів опромінюваних матеріалів та оптичних параметрів матеріалу й установки. Запропоновано класифікувати фізико-технічні вимоги до світлотехнічних установок для лазерної ударно-хвильової обробки на загальні та спеціальні. Розглянуто принцип реалізації лазерної ударно-хвильової обробки. Отримано залежність тиску лазерної ударної хвилі від товщини шару прозорого конденсованого середовища та розфокусування фокусуючої системи. Оцінено вплив зміни розфокусування на значення тиску, що особливо проявляється при проведенні експериментів у лабораторних умовах. Наведено основні елементи конструкції лабораторного лазерного комплексу для ударно-хвильової обробки та вимоги до відповідного світлотехнічного устаткування.

The physical processes of laser shock waves generation have been considered in the paper. Formulas for the calculations of appearance criterion, creation depth, and amplitude pulse pressure of laser shock waves depending on the density of flux energy of laser pulse, acoustic impedances of the illuminated materials and optical parameters of the material and the facilities, have been presented. It has been proposed to classify physical - technical requirements to the lightning technology for laser shock peening into general and special. The principles of realization of laser shock wave peening have been considered. Dependence of laser shock wave pressure on the transparent condensed environment thickness and defocusing of focusing system is received. The effect of defocusing alteration on the value of amplitude pressure, which is of importance while the conducting of experiments in laboratory environments has been estimated. Special on main elements of laser shock wave construction system and demands to the corresponding lighting technical equipment have been presented.