Моделирование лазерно-индуцированного горения железа в кислороде при газолазерной резке

Предложена физико-математическая модель циклического горения железа в потоке кислорода при кислородной газолазерной резке листового металла. Движение фронта горения происходит под действием сфокусированного лазерного излучения и гетерогенной реакции окисления железа в кислороде. Интенсивность горения лимитируется скоростью подвода кислорода из газовой фазы к поверхности металла, а движение границы раздела определяется локальным температурным режимом. В результате трехмерного численного моделирования на поверхности металла получены волнообразные структуры, линейные размеры которых зависят от скорости перемещения лазерного луча и параметров течения струи кислорода. Результаты моделирования объясняют механизм образования бороздчатой шероховатости при кислородной газолазерной резке малоуглеродистой стали и качественно согласуются с экспериментальными данными.