Подробное описание документа
Ширяев А. А.
Анализ зависимости уровня и глубины остаточных напряжений от параметров лазерного излучения при моделировании лазерной ударной обработки плоских образцов из титанового сплава / Ширяев А. А., Карманов В. В. // Известия ВУЗов. Сер. "Машиностроение". - 2025. - № 4. -
Скачать документ
Исследовано влияние параметров лазерного излучения на уровень и глубину остаточных напряжений при математическом моделировании процесса лазерной ударной обработки пластины толщиной 2 мм, выполненной из титанового сплава. Верификация математической модели лазерной ударной обработки проведена путем расчета остаточных напряжений в титановом сплаве после обработки пластины в режимах, аналогичных модулируемым. Результаты моделирования оказались в разумном согласии с экспериментальными данными. Моделирование включало в себя два этапа: на первом моделировали распространение упругопластических волн на основе соотношения Джонсона — Кука, на втором проводили статический расчет распределения остаточных напряжений. Установлено, что лазерная ударная обработка без перекрытия приводит к неоднородному распределению остаточных напряжений сжатия по глубине в зависимости от зоны обработанной поверхности, причем это проявляется при увеличении плотности мощности лазерного излучения. Зоны стыка лазерных пятен обладали минимальными остаточными напряжениями сжатия. Для равномерного распределения остаточных напряжений по глубине следует проводить лазерную ударную обработку с 50%-ным перекрытием пятен. С увеличением числа проходов лазера повышаются уровень и глубина распространения остаточных напряжений сжатия на обработанной поверхности, но также возрастают напряжения растяжения в объеме образца. Лазерная ударная обработка обеих сторон пластины приводит к уменьшению профилей остаточных напряжений сжатия и способствует нивелированию околонулевых остаточных напряжений сжатия на противоположной стороне. Однако двухсторонняя обработка вызывает рост остаточных напряжений растяжения в зоне стыка между пятнами лазерного излучения до 0,82 отн. ед. Второй проход следует выполнять с такими же параметрами лазерного излучения, что и первый, так как это увеличивает глубину распространения остаточных напряжений сжатия. С увеличением размера лазерного пятна от 1 до 3 мм при одном и том же давлении (5,27 ГПа) уровень остаточных напряжений возрастает от –0,3 до –1,1 отн. ед. Глубина распространения остаточных напряжений сжатия остается неизменной (0,6 мм). Варьирование параметров лазерного импульса приводит к изменению геометрических параметров поверхностного слоя пластины на 1…5 мкм.
Статья опубликована в следующих изданиях
№ 4. - 2025.
