Laserski šok Peening: Inovacija tehnologije jačanja površine od laboratorija na industrijsku stranicu
Laserska tehnologija izrezanja šoka, inovativni proces poznat kao "revolucija jačanja materijalnog površine", tiho je preoblikovanje visokog - krajnjeg proizvodnog krajolika. Iz prvog pogleda promjene mikrostrukture aluminijske legure u američkoj laboratoriji za industrijsku praksu Boeing 777 prerade noža; Od rođenja prve kontinuirane proizvodne linije pulsa u Kini do proboja integralnog sistema za jačanje diska, on koristi trenutni rafal od visokog - napona za rezanje anti - umorni "zaštitni štit" na metalnoj površini.
Kada je nanosekund laserski snop sudara s metalom, isparavanje i isparavanje apsorpcionog sloja za apsorpciju energije je poput mikro eksplozije, što daje ultra - valove visokog pritiska, tkajući gustu mrežu preostalog kompresovog stresa unutar materijala. Odabir ograničenja je poput krojenja - krajnji učinak stakla i industrijskog adaptacije protoka vode, fleksibilnost crne boje, ali teško je ukloniti, a pogodnost aluminijske folije postaju prvi izbor. U polju numeričke simulacije, preplitanje eksplicitnih i implicitnih algoritama i inovacija unutarnjih modela soja izrađuju optimizaciju procesa prelaze iz "suđenja i pogreške" na "precizan izračun".
To nije samo evolucija tehnologije, već i deklaracija prerađivačke industrije da "osporava granicu": Kako "srce" motora aviona izdržava desetine hiljada uticaja? Kako nuklearni reaktor može izdržati decenije pritiska? Mogu li biološki implantati pronaći ravnotežu između žilavosti i degradacije? Laserski šok ispirenje koristi snagu fotona za pisanje odgovora na ove teške probleme.
Laserska tehnologija zareznih šoka, poznata i kao lasersko pisanje snimka, nova je, efikasna i brzo razvija tehnologija za modifikaciju površine. U usporedbi s tradicionalnom tehnologijom za izrezivanje s mašimom, može formirati dublji prestaj sloj pritiska na površini radnog dijela, a ima snažnu kontroličnost i dobru prilagodljivost, a dijelove rukovati ({1}} u ručicu. Trenutno je ova tehnologija široko korištena u umornim otpornoj proizvodnji, poput lopatica motora, zupčanika i nuklearnih elektrana. Sa daljnjim padom cijene laserske opreme, tehnologija kažnjavanja laserskog udara bit će široko korištena.
Laserska tehnologija zareznih udara široko se koristi u inženjerstvu.
1972. godine, Sjedinjene Države su koristile visoko - laserski - aluminijske legure od aluminija za prvi put i otkrili su da se njegova površinska mikrostruktura promijenila i zatezna čvrstoća povećala za više od 30%, što je otvorilo uvođenje u istraživanje laserskih udara. Krajem 1980-ih, zemljama i regijama kao što su Evropa, Japan i Izrael izvršili su istraživanje o tehnologiji zakašnjenja u laserskom šoku.
1995. godine u Sjedinjenim Državama osnovana je prva svjetska kompanija za lasersko šok tehnologiju. Godine 1997., generalni motori koristili su lasersku tehnologiju za obradu šoka za obradu lopatica ventilatora aviona, uvelike poboljšavajući njihovu toleranciju na stranu oštećenja objekta. 2001. godine kompanija američka laserska šok tehnološka tehnologija izvršila je laserski šok u pitanju više od 800 motora rola - Royce. U 2004. godini, Kompanija je sarađivala sa američkom laboratorom za vazduhoplovstvo za vođenje laserskih reprezentacija za popravke snimanja na oštećenim lopaticama od legure titana motora na f / a - 22, a njegova snaga umora udvostručena je. Iste godine, Sjedinjene Države službeno su objavile specifikaciju obrade laserske šok, a tehnologija je primijenjena na preradu sečiva Boeing 777. U 2012. godini Sjedinjene Države su uspješno razvile mobilnu lasersku opremu za preradu za preradu za pružanje usluga u stvarnom vremenu. 2002. godine, Toshiba Corporation iz Japana koristila je male lasere za obradu zavarivanja poput nuklearnih reaktorskih posuda i spojeva cijevi za poboljšanje veznog vijeka dijelova.
Strani učenjaci su koristili i lasersku tehnologiju za obradu šoka za jačanje biomedicinskih metala i legura, poboljšati čvrstinu, snagu prinosa i umornog vijeka trajnih implantata, a smanjenje magnezijuma razgradivosti, poput kalcijuma - legure magnezijuma.
Domaća istraživanja o tehnologiji obrade laserske šok započela su devedesetih, uglavnom se fokusirajući na niz eksperimentalnih studija i srodnih teorijskih diskusija o aluminijskim legurima i čelicima. Od 1992. godine, Nanjing Univerzitet za vazduhoplovstvo i astronautika sarađivali su sa Kineskom univerzitetu za nauku i tehnologiju da obavljaju istraživanje o jačanju laserskog šoka i umornim otporom na proizvodnju vazduhoplovnih konstrukcija. 1995. godine, prvi laserski uređaj za jačanje šoka za pojedinačni laserski šok eksperiment u Kini uspješno je razvijen na univerzitetu za nauku i tehnologiju Kine. U 2008. godini Univerzitet za vazduhoplovstvo sa Xi'an Optoelektronskim tehnologijom Co., Ltd. i Peking Leibao optoelectronic Technology Co., Ltd., Uspješno je razvio prvu kontinuiranu pulsnu liniju jačanja mog zemlje. U 2011. godini prvi set integralnog laserskog jačanju laserskih oštrica za jačanje opreme uspješno je razvijen na Shenyang Institutu za automatizaciju, Kinesku akademiju nauka i dostavljen u Shenyang Limiteng Engine Co., Ltd. za upotrebu.
Mehanizam i uticaj na faktore laserskog šoka
When a laser beam with a power density greater than 10⁹W/cm² and a pulse width of nanoseconds irradiates the metal surface, the energy absorption layer absorbs the laser energy and undergoes explosive vaporization and evaporation, generating a high-temperature (>10⁷K) and high-pressure (>1GPA) Plazma sloj. Lasersko razbijanje šoka koristi snažan udarni val širenje u materijal uzrokovan utjecajnim opterećenjem koji se primjenjuje visokim slojem tlačnog plazme ({2}} na cilju.
Ograničeni sloj koji se trenutno koriste uglavnom uključuju k9 optički staklo, organski staklo i sloj protoka vode. Ograničeni sloj staklenih materijala ima najbolji efekat, ali ima lošu prilagodljivost i slomit će se, što je pogodno samo za pojedinačni laserski šok tretman. Općenito, sloj protoka vode koristi se kao ograničen sloj u laserskim šok testovima i industrijskim aplikacijama. Ima prednosti jake primjene, niske cijene, jednostavnog rada i nema potrebe za zamjenom. Osim malog broja laserskih procesa tretmana za tretman koji ne koriste slojeve apsorpcije energije, većina njih zahtijevaju slojeve apsorpcije energije. Najčešće korištene apsorpcione slojeve energije uglavnom su materijali s niskom isparavanjem, poput crne boje, aluminijske folije i crne trake. Crna boja ima dobru primjenu i može se koristiti za lasersko pročišćavanje utora, male rupe itd.
Mnogo je faktora koji utječu na efekat laserskog šoka, uglavnom materijalnih svojstava, apsorpcionog sloja, laserskog šok parametara itd. Ako je laserska širina napajanja, duže vrijeme laserskih udarnih vala na materijalu, a bolji laserski efekt tretmana. Međutim, ako je širina laserskog pulsa prevelika, vrlo je lako uzrokovati da površinska opekotina materijala utječe. Samo odabirom razumnog sloja ograničenja, apsorpcijski sloj energije i laserskih parametara udara prema svojstvu materijala može se postići bolji jačanje učinka.
Numerička simulacija numeričke simulacije laserskog šoka pomaže u dobivanju optimalnih parametara procesa za određene aplikacije, a postepeno postalo važno sredstvo za proučavanje okačavanja laserskog šoka. Domaći i strani učenjaci učinili su puno istraživanja o modeliranju i optimizaciji laserskog udarca šoka. Trenutno je industrija postigla veliki napredak u eksplicitnoj dinamičkoj analizi + implicitno statičko analize laserskih udarnih potencijala brojčana simulacijska metoda, te laserska udarna metoda za izbacivanje numeričke simulacije na bazi unutarnjeg naprezanja.
Kada je visok - sloj tlačnog plazme, materijal u području udara podvrgava se plastičnom deformacijom visokog naprezanja, a strukturni odgovor se vrlo brzo mijenja, što je visoko nelinearan dinamički problem. Ako se algoritam za implicitni konačni element koristi za rješavanje ove vrste problema, ne samo da zahtijeva veliku količinu izračuna i skladištenja, već i poteškoće u konvergenciji izračuna. Potrebno je koristiti eksplicitnu metodu analize konačnih elemenata za rješavanje vala stresa koji se generira utjecajem plazme. Konkretno, sveobuhvatna upotreba eksplicitnih i implicitna metoda analize konačnih elemenata za obavljanje numeričke simulacije dinamičkog procesa odgovora materijala pod djelovanjem udarnog vala pogoduje se dobijanjem preciznih rezultata preraspodjele.
Kad se samood - točka laserski proračun i superpozicionira metoda koriste za simulaciju multi - točke preklapaju laserski šok u velikom području, ukupni iznos izračuna često je ogroman, a potrebno je puno vremena za dobivanje preostalog stresa uzorka. Pored toga, zbog velikog utjecaja geometrije radnog stakla na preostalo stresno polje, prestalo prelaska na polje salmovima više {- točke preklapaju lasersko udarce prave komponente sa složenim metodom superpoziranja.
Da bi se učinkovito riješili ova dva problema, neki su istraživači uspostavili numerički model zasnovan na unutrašnjem soju za simulaciju preostalog stresnog polja laserskog udarnog očvršćivanja. Ovaj model pretpostavlja da je intrinzičan soj formiran laserskim šokom na površini komponente neosjetljiv na geometriju komponente. Proces simulacije fokusira se samo na plastični soj izazvan laserskim šokom. Polje naprezanja velikog - točka više {{{-}} točka više {{{{{-a, prikupljanje komponente dobija se superpozicijom unutarnjeg soja, a termoelastični model koristi se za postizanje konačnog preostalog napona i plastične deformacije.
Posljednjih godina relevantni učenjaci u zemlji i inostranstvu koristili su ovaj model za numeričku simulaciju zaostalih stresnih polja laserskog šoka jačanja različitih složenih komponenti. Računarska efikasnost ovog modela unutarnjeg naprezanja uvelike se poboljšava u usporedbi s tradicionalnim modelom, a uspostavljeni model može učinkovito predvidjeti preostali stres polje izazvan laserskim šokom.
