Пороговая плотность мощности в лазерной сварке и лазерной резке - это такая величина плотности мощности лазерного излучения, при достижении которой в материале начинают происходить заметные изменения, например начинается интенсивное проплавление с образованием «замочной скважины».

Если плотность мощности ниже порога — металл отражает лазерное излучение и просто нагревается за счёт теплопроводности, нет изменения в поверхности металла. При превышении порога плотности мощности процесс резко меняется: коэффициент отражения поверхности металла резко снижается, энергия расходуется на расплавление, испарение металла, образование  парогазового канала - формируется глубокий канал, и глубина проплавления становится значительно больше.

Пороговая плотность мощности (энергии) E_ηT(z) [H_ηT(z)]: Плотность мощности (энергии), составляющая часть η  от максимальной плотности мощности (энергии) в сечении лучкас координатой z:

E_ηT(z)= ηE_max(z) — для непрерывного излучения:
H_ηT(z)=ηH_max{z) — для импульсного излучения;
0≤η<1

Источник: ГОСТ Р ИСО 13694-2010 Оптика и оптические приборы лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений распределения плотности мощности (энергии) лазерного пучка.

Пороговая плотность мощности зависит от:

• Материала. У разных металлов отличаются теплопроводность, коэффициент поглощения, температура кипения, температуры испарения. 
• Длина волны лазерного излучения. Длина волны должна быть согласована с поглощающими свойствами материала, чтобы обеспечить эффективное поглощение энергии.
• Диаметр сфокусированного лазерного пучка. Размер сфокусированного лазерного пучка напрямую влияет на плотность мощности и передачу энергии материалу. см. Качество лазерного пучка. Что такое BPP и почему этот параметр важнее M2
• Скорость лазерной сварки/резки. 
• Качество поверхности металла. Ржавая, окрашенная, окисленная или полированная поверхность обладают разным коэффициентом отражения лазерного излучения.
• Режим работы лазера. Импульсный режим, режим модуляции непрерывного лазера и непрерывный режим лазера обладают различной плотностью мощности.

Примеры пороговой плотности мощности при лазерной сварке и резке для различных металлов (длина волны 1064нм):

• Пороговая плотность мощности при лазерной сварке/резке меди: 20МВт/см²
• Пороговая плотность мощности при лазерной сварке/резке алюминия: 10МВт/см²

You have no rights to post comments