npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562923010311npe-328Research ArticleВзаимодействие плазмы, пучков частиц и излучения с веществомInteraction of Plasma, Particle Beams and Radiation with MatterОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ ОСЦИЛЛИРУЮЩИМ ЛУЧОМ С МОДУЛЯЦИЕЙ МОЩНОСТИOptimization of Parameters for Laser Heat Treatment with Oscillating Beam for Treating Surfaces with Random Profile by Power ModulationВороновВ. Д.VoronovV. D.voronovvaleriid@gmail.comИшкиняевЭ. Д.IshkinyaevE. D.ПетровскийВ. Н.PetrovskiyV. N.Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, Москва, 115409 РоссияРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), Moscow, 115409 RussiaRussian Federation2024050720241516572Copyright © Воронов В.Д., Ишкиняев Э.Д., Петровский В.Н., 20242024Воронов В.Д., Ишкиняев Э.Д., Петровский В.Н.Voronov V.D., Ishkinyaev E.D., Petrovskiy V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/328

В данной работе разработан метод термической обработки деталей со сложным профилем поверхности быстро осциллирующим лазерным лучом с модулированной мощностью излучения. Данный способ является альтернативным методом динамического формирования распределения интенсивности лазерного пятна. Построена математическая модель расчета распределения интенсивности осциллирующего луча и температурных полей, индуцированных лазерным воздействием. Разработан алгоритм оптимизации параметров высокочастотных колебаний луча на основе решения обратной задачи теплопроводности для получения равномерного нагрева приповерхностного слоя материала.

In this paper, a method has been developed for heat treatment of objects with a complex surface profile with a rapidly oscillating laser beam with modulated radiation power. This method is an alternative method for the dynamic formation of the distribution of the intensity of the laser spot. A mathematical model for calculating the distribution of the intensity of the oscillating beam and temperature fields induced by laser treatment is created. An algorithm for optimizing the parameters of high-frequency oscillations of the beam based on the solution of the inverse problem of thermal conductivity to obtain uniform heating of the nearsurface layer of the material is developed.

лазерная закалкатеплопроводностькомпьютерное моделированиеобратная задача теплопроводностисканаторlaser hardeningheat transfercomputer modelinginverse heat transfer problemscannerReferences<em>Pantelis D. I. et al.</em> // Surf. Coat. Technol. 2002. V. 161. (2–3). P. 125.<em>Pantelis D. I. et al.</em> // Surf. Coat. Technol. 2002. V. 161. (2–3). P. 125.<em>Nath A., Sarkar S.</em> Laser Transformation Hardening of Steel. 2018. Oxford: Woodhead Publishing Ltd.<em>Nath A., Sarkar S.</em> Laser Transformation Hardening of Steel. 2018. Oxford: Woodhead Publishing Ltd.<em>Cordovilla F. et al.</em> // Mater Des. 2016. V. 102. P. 225.<em>Cordovilla F. et al.</em> // Mater Des. 2016. V. 102. P. 225.<em>Klocke F., Schulz M., Grafe S.</em> // Coatings. 2017. V. 7 (6). P. 77.<em>Klocke F., Schulz M., Grafe S.</em> // Coatings. 2017. V. 7 (6). P. 77.<em>Vogt S. et al.</em> // J. Laser Appl. 2019. V. 31 (1). P. 012007.<em>Vogt S. et al.</em> // J. Laser Appl. 2019. V. 31 (1). P. 012007.<em>Bonss S. et al.</em> // Proc. SPIE. 2003. V. 4973. P. 86.<em>Bonss S. et al.</em> // Proc. SPIE. 2003. V. 4973. P. 86.<em>Qiu F., Kujanpaa V.</em> // Surf. Eng. 2012. V. 28 (8). P. 569.<em>Qiu F., Kujanpaa V.</em> // Surf. Eng. 2012. V. 28 (8). P. 569.<em>Dewi H.S., Volpp J.</em> // J. Laser Appl. 2020. V. 32 (4). P. 042006.<em>Dewi H.S., Volpp J.</em> // J. Laser Appl. 2020. V. 32 (4). P. 042006.<em>Sancho P. et al.</em> // J. Mater. Process. Technol. 2019. V. 263. P. 223.<em>Sancho P. et al.</em> // J. Mater. Process. Technol. 2019. V. 263. P. 223.<em>Martínez S. et al.</em> // Appl. Therm. Eng. 2016. V. 98. P. 49.<em>Martínez S. et al.</em> // Appl. Therm. Eng. 2016. V. 98. P. 49.<em>Seifert M. et al.</em> // Proc. 2nd Pacific Intl. Conf. on Applications of Laser and Optics. 2006. P. 256.<em>Seifert M. et al.</em> // Proc. 2nd Pacific Intl. Conf. on Applications of Laser and Optics. 2006. P. 256.<em>Voll A., Stollenwerk J., Loosen P.</em> // Proc. SPIE. 2016. V. 9741. P. 27.<em>Voll A., Stollenwerk J., Loosen P.</em> // Proc. SPIE. 2016. V. 9741. P. 27.<em>Тихонов А.Н. и др.</em> Численные методы решения некорректных задач. 1990. Москва: Наука.<em>Тихонов А.Н. и др.</em> Численные методы решения некорректных задач. 1990. Москва: Наука.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.