Пермские учёные исследовали возможности упрочнения деталей ударным лазерным воздействием
Ученые Института механики сплошных сред (входит в Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН, участник НОЦ «Рациональное недпропользование») выполнили первый этап исследований по использованию метода ударного упрочнения лазером.
Метод лазерного ударного упрочнения имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами поверхностной обработки: отсутствие глобального термического воздействия, возможность локальной обработки деталей сложной геометрии, малое время обработки.
На базе Института механики сплошных сред УрО РАН была собрана установка для лазерного ударного упрочнения, включающая в себя твердотельный Nd:YAG лазер Beamtech SGR-Extra-10 и роботизированный шестиосевой манипулятор STEP SR50. Оборудование позволило ученым исследовать характеристики лазерного воздействия и схему обработки, которые играют важную роль в улучшении усталостных свойств материалов при использовании технологии лазерного ударного упрочнения.
Основным итогом первого этапа работы стало определение оптимальных параметров лазерного воздействия и схемы проходов лазерного луча для обработки заготовки из титанового сплава ВT6 с концентратором напряжений в форме круглого выреза.
Усталостные испытания обработанных заготовок показали, что предложенный режим обработки позволяет значительно увеличить количество циклов нагружения до разрушения заготовки данной геометрии. Это связано с оптимальной конфигурацией поля остаточных напряжений, создаваемых лазерным ударом в концентраторе. Численное моделирование процесса лазерной ударной обработки визуализировало поля остаточных напряжений, сдерживающих зарождение и распространение дефектов.
Благодаря полученным результатам ИМСС УрО РАН на ряду с ведущими промышленными предприятиями и исследовательскими институтами авиастроительной отрасли (филиал АО «ОДК», АО «НИИД», ОКБ им. А.М. Люльки - филиал ПАО «ОДК-УМПО», АО «ОДК-Авиадвигатель», ФГБОУ ВО «МАИ», ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова», "ЛМЗ" филиал ПАО "ОДК-УМПО", АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ») вошел в качестве исполнителя в дорожную карту АО «Объединённая двигателестроительная компания», направленную на освоение технологии упрочнения авиационных деталей лазерным ударом.
На следующем этапе работы над проектом ученые планируют оценить тепловые и акустико-эмиссионные особенности развития трещины в поле наведенных остаточных напряжений и разработать способ замедления распространения уже существующей трещины (“залечивание” детали) с помощью метода лазерного ударного упрочнения.
