Влияние частоты импульсов при лазерной ударной обработке на шероховатость и остаточные напряжения образцов из никелевого сплава

Исследовано влияние частоты импульсов лазера на микротвердость, шероховатость, глубину смятия (уменьшение толщины) и остаточные напряжения сжатия поверхностного слоя плоских образцов из никелевого сплава при лазерной ударной обработке. Упрочняющая обработка проведена маломощным лазером Nd:YAG с длительностью импульса 10 нс с одной стороны образца. В качестве защитного слоя использована акриловая краска. Установлено, что при малой частоте импульсов лазерная ударная обработка приводит к образованию больших остаточных напряжений сжатия (–0,44…–0,28 отн. ед.), чем при других частотах. Минимальная глубина смятия (7,62 мкм) наблюдалась при частоте импульсов 3 Гц. При всех режимах лазерной ударной обработки параметр шероховатости поверхностного слоя увеличился с 0,32 до 0,90…1,50 мкм. Микротвердость возросла в 1,2…2,0 раза. Под лазерную ударную обработку рекомендовано задавать припуск 7…10 мкм.
EDN: LIQYDT, https://elibrary/liqydt

Литература

[1] Ren X.D., Zhan Q.B., Yang H.M. et al. The effects of residual stress on fatigue behavior and crack propagation from laser shock processing-worked hole. Mater. Des., 2013, vol. 44, pp. 149–154, doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.07.024

[2] Ebrahimi M., Amini S., Seyed M. The investigation of laser shock peening effects on corrosion and hardness properties of ANSI 316L stainless steel. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2017, vol. 88, no. 5-8, pp. 1557–1565, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-016-8873-0

[3] Бурлаченко О.В., Тихвинская А.Ю., Зеленский А.А. Упрочнение высокопрочного чугуна излучением YAG:Nd-лазера. Физика и xимия обработки материалов, 2009, № 3, с. 55–57.

[4] Li B., Zhang Z. Theoretical modeling and analysis for tensioning stress formation mechanism of laser shock tensioning process. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2018, vol. 96, no. 1–4, pp. 247–256, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-018-1607-8

[5] Цимбал А.Л. Лазерное ударное упрочнение. СПБГУ. Изд-во ИТМО, 2010. 6 с.

[6] Irizalp S.G., Salklakoglu N., Yilbas B.S. Characterization of microplastic deformation produced in 6061-T6 by using laser shock processing. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2014, vol. 71, no. 1–4, pp. 109–115, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-013-5481-0

[7] Смирнова Н.А., Мисюров А.И. Особенности образования структуры при лазерной обработке. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2012, спец. вып. № 5, с. 115–130, doi: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2012-6-233

[8] Ширяев А.А., Миленин А.С. Влияние профиля давления на остаточные напряжения при лазерной ударной обработке кромки пера лопатки из титанового сплава. Климовские чтения —2025. Перспективные направления развития авиадвигателестроения: сборник статей научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 2025, c. 172–178.

[9] Пинахин И.А., Черниговский В.А. Основы объемного импульсного лазерного упрочнения инструментальных и конструктивных материалов. Ставрополь, Изд-во СКФУ, 2014. 160 с.

[10] Nagarajan B., Castagne S., Wang Z. et al. Influence of plastic deformation in flexible pad laser shock forming — experimental and numerical analysis. Int. J. Mater. Form., 2017, vol. 10, no. 1, pp. 109–123, doi: https://doi.org/10.1007/s12289-015-1264-5

[11] Пименова Г.П. Ресурс авиационных двигателей и надежность лопаток турбины. Известия вузов. Авиационная техника, 1972, № 1, с. 109–114.

[12] Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений. Москва, Машиностроение, 1983. 248 с.

[13] Короленко Т.И. Программа обеспечения ресурса самолетов Боинг 757, 767. Техническая информация. ОНТИ ЦАГИ, 1985, № 12, с. 1–5.

[14] Котляров В.П. Поверхностная отделочно-упрочняющая обработка с лазерным облучением. Электронная обработка материалов, 1987, № 1, с. 12–17.

[15] Почтенный Е.К. Прогнозирование долговечности и диагностика деталей машин. Минск, Наука и техника, 1983. 246 с.