天田財団_助成研究成果報告書2024
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∫𝐻𝐻vap𝑀𝑀1𝑀𝑀0+∫𝑄𝑄(𝑐𝑐)𝑐𝑐𝑃𝑃+𝑡𝑡1𝑡𝑡0=∫𝑃𝑃𝑃𝑃𝑐𝑐𝑃𝑃𝑡𝑡1𝑡𝑡0∫𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑇𝑇1𝑇𝑇0図4にレーザ照射後のCuの表面形状を示す。40 Wではレーザスポットが蒸散して形成したφ30μm程の穴が観察されたが、20 Wでは観察されなかった。このことからレーザ吸収率には材料表面の溶融の有無が関係している]℃0[ T erutarepmeTffb■40W図2実験系に対するエネルギーバランスここでcはオイルの比熱[J/(g ℃)]、mはオイルの重量[g]、Tはオイルの温度[℃]、Mは試験片の重量[g]、Pはレーザ出力[W]、aはレーザ吸収率、Q(T)は容器内のオイルが温度Tにおいて1 sあたりに系外に放熱する熱量[J/s](放熱を負とした)である。(1)をtで積分すると(2)となる。ここでオイルがT0=30 ℃を超えた時間を温度履歴の基点としてt0=0と置き、T1=180 ℃に到達した時間をt1とした。M0はレーザ照射前の試験片重量[g]、M1は照射後の試験片重量[g]、Hvapは各種金属材料の気化エンタルピ[J/g]である。したがってレーザ吸収率aは(3)で与えられる。ここでQ(T)は未知であるが、レーザをoffにして冷却させたときの温度履歴を用いて次のように求めた。このときレーザ出力はP=0、dM=0であり、これを(1)に代入して整理すると(4)となる。で試験片が吸収した平均的な熱量Epulseは繰返し周波数fを用いて(5)で表される。■■に対するレーザ吸収率と表面形状 ・■図3に一例として出力60 Wのオイルの温度履歴を示す。オイルは2024sで180 ℃に達し、11872 sで30 ℃に冷却された。出力ごとに算出したCuのレーザ吸収率は20 Wは0.081、40 Wは0.249、60 Wは0.286、80 Wは0.320、100 Wは0.342であった。(3)■■■■■■■■■■(4)■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■(5)と考えた。図3オイルの温度履歴(Cu 60W)図4レーザ照射後のCuの表面形状(2)10m10m210180150120906030500010000ffa■20W15000− 292 −LaseronoffTime t[s]−𝐻𝐻vap(𝑀𝑀1−𝑀𝑀0)𝑐𝑐𝑑𝑑𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐=𝑃𝑃𝑃𝑃𝑐𝑐𝑃𝑃+𝑄𝑄(𝑐𝑐)𝑐𝑐𝑃𝑃+𝐻𝐻vap𝑐𝑐𝑑𝑑■■■(1)𝑃𝑃=𝑐𝑐𝑐𝑐(𝑇𝑇1−𝑇𝑇0)−∫𝑄𝑄(𝑇𝑇)𝑑𝑑𝑡𝑡𝑡𝑡1𝑡𝑡0𝑃𝑃(𝑡𝑡1−𝑡𝑡0)𝑄𝑄(𝑐𝑐)=𝑐𝑐𝑐𝑐𝑑𝑑𝑇𝑇𝑑𝑑𝑡𝑡 𝑐𝑐𝑐𝑐/𝑐𝑐𝑃𝑃に実測値を代入しQ(T)を得た。またレーザ1パルス𝐸𝐸pulse=𝑃𝑃𝑃𝑃𝑓𝑓

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