EP2065477A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbau von Eigenspannungen in einem metallischen Werkstück - Google Patents

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EP2065477A1
EP2065477A1 EP20080019597 EP08019597A EP2065477A1 EP 2065477 A1 EP2065477 A1 EP 2065477A1 EP 20080019597 EP20080019597 EP 20080019597 EP 08019597 A EP08019597 A EP 08019597A EP 2065477 A1 EP2065477 A1 EP 2065477A1
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EP
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laser
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pulse
laser pulse
plasma
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Jürgen Dr. Steinwandel
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D10/00—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
    • C21D10/005—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation by laser shock processing

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for building up residual stresses in a metallic workpiece by so-called laser shock peening (LSP).
  • LSP laser shock peening
  • LSP Laser Shock Peening
  • the material to be treated is subjected to an ablative surface layer prior to laser shock peening.
  • the surface layer is, for example, a metal coating, a metal foil or is formed of organic materials.
  • the pulsed laser beam acts on this surface layer, it evaporates and is converted to the plasma state (state with ionization).
  • a cover layer is produced over the treatment site, which is formed, for example, by running water. This covering layer contributes to the fact that the transient plasma formed by the action of the laser beam on the surface layer is spatially fixed over a period corresponding approximately to the pulse duration.
  • the laser pulse with an energy of, for example, 5 to 50 J serves both the vaporization of the surface layer and the plasma formation.
  • the laser beams used conventionally have a pulse width of 10 to 50 nanoseconds (nsec).
  • such a laser pulse is spatially offset, simultaneously or offset in time applied to different locations on the workpiece by z.
  • the workpiece and the laser generating device to each other are relatively moved and each act on identical identical laser pulses to different locations on the workpiece.
  • a single laser pulse which is sufficiently energetic (by controlling the laser pulse energy as well as the pulse width), always leads to the generation and propagation of the plasma, and that the induced solid-state shock wave has a sufficiently high impact strength, so that the work piece in the workpiece plastic yield point is exceeded and thus the residual stresses in the metallic workpiece are built.
  • the process is mainly used to build up residual compressive stresses on surface areas, that is to say in depths of up to 10 mm, for protection against stress crack corrosion or else for forming.
  • LSP laser shock peening
  • the invention is based on the idea of applying at least two temporally staggered laser pulses to one and the same treatment location of the workpiece, possibly with a short pause without laser pulse application between the staggered laser pulses.
  • the energy introduced by the laser beam can be deliberately adjusted to the physical processes occurring in the surface layer, so that the evaporation or ablation of the absorbing layer is caused, for example, by the first pulse, and a pre-plasma which is weakly ionized is formed.
  • the second laser pulse may be energetically controlled to cause the formation of a fully formed, quasi-static plasma which is a non-equilibrium state of high ionization, and also to the expansion of the plasma through the cap layer and thus to induce residual stresses in the plasma Workpiece leads.
  • the time-staggered and acting on the same treatment site laser pulses are preferably characterized by different energy.
  • the second pulse is preferably much higher in energy than the first pulse.
  • the first pulse evaporation for which a much lower energy is required than for the subsequent formation and expansion of a transient plasma with comparatively high enthalpy
  • a low-energy laser pulse can be used, while the relatively high energy of the second laser pulse for the subsequent conversion of the plasma energy into predominantly energetic flow enthalpy is required, very well exploited and predominantly for the conversion and Expansion process of the transient plasma is used without massive radiation losses or strong (unnecessary) temperature increases occur.
  • the laser pulse intended for the formation and expansion of the transient plasma should be relatively high-energy.
  • the evaporation and plasma heating process is decoupled in time, so that the energy utilization of the laser pulses better and the impact on the workpiece is more targeted.
  • the weakly ionized primary plasma is additionally generated by an initially relatively moderate use of energy.
  • this primary plasma state has a high absorption capacity for the radiation of the secondary laser pulse, so that a much higher proportion of the incident laser radiation can be effectively converted into plasma enthalpy than is possible with conventional single-pulse excitation.
  • the resulting losses due to reflection, the passage of the laser pulse unused to the metal surface via an initially optically thin plasma as well as by convection and radiation can thus be minimized.
  • the laser pulses have, for example, a time interval of 5 to 100 nsec.
  • the laser pulses it is also possible for the laser pulses to follow one another directly, that is to say without a time offset. However, it is clearly preferred to provide a period of 5 to 100 nsec between the laser pulses, since then by appropriate tuning of the laser pulses, the time interval and the number of laser pulses targeted acted on the individual in the formation of the plasma and plasma processes and each laser pulse can be tuned to a particular state of the plasma.
  • the pulse shapes of the time-staggered laser pulses are also different.
  • the laser pulses have different rising edge shapes.
  • the control of the energy of the laser pulses by means of their width (time) and energy, which may be different or the same, are also acted upon by selective selection of a suitable rising edge on the energetic processes.
  • the different energetic states of the staggered laser pulses are generated by their time width and / or energy.
  • more than two temporally staggered laser pulses are applied to the same treatment site and act there. In this case, the energetic control is even cheaper.
  • the staggered laser pulses can be provided by a single laser or by different laser for each laser pulse. Especially in the preferred use of multiple processing lasers for generating the staggered laser pulses, it is easily possible to represent different pulse shapes, different energies of the pulses, etc. Even if several processing lasers are used, however, they have a staggered effect on the same processing location on the workpiece.
  • the method which preferably further includes the step of applying the surface layer to be evaporated prior to application of the first laser pulse, which is generated by, for example, metal plating, metal foil deposition, or organic material deposition, may include internal stresses as needed and depending on the workpiece are to be introduced or at which the deformation is to be generated, repeated at several locations of the workpiece to z. B. to achieve a larger area solidification, but then acts at each site a double or multiple pulse.
  • the first laser pulse which is generated by, for example, metal plating, metal foil deposition, or organic material deposition

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Abstract

Ein Verfahren zum Aufbau von Eigenspannung in einem metallischen Werkstück durch Laser Shock Peening enthält die Schritte: - Aufbringen eines ersten Laserpulses an einem Behandlungsort des mit einer Oberflächenschicht bedeckten Werkstücks; - Aufbringen eines zweiten Laserpulses an den Behandlungsort des Werkstücks, wobei der zweite Laserpuls zeitlich auf den ersten Laserpuls folgt; und - Vorsehen einer Deckschicht über dem Behandlungsort während des Aufbringens der Laserpulse.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbau von Eigenspannungen in einem metallischen Werkstück durch sogenanntes Laser Shock Peening (LSP).
  • Laser Shock Peening (LSP) ist ein Verfahren, bei dem mittels Einwirkung eines gepulsten Laserstrahls in einem metallischen Werkstück Eigenspannungen aufgebaut werden können. Die Eigenspannungen im metallischen Werkstück sind oftmals erwünscht, da sie Ermüdungserscheinungen oder Rissausbreitung bei Belastung des Werkstücks vorbeugen können.
  • Herkömmlicherweise wird dabei das zu behandelnde Material vor dem Laser Shock Peening mit einer ablativen Oberflächenschicht beaufschlagt. Die Oberflächenschicht ist zum Beispiel eine Metallbeschichtung, eine Metallfolie oder ist aus organischen Materialien gebildet. Wenn der gepulste Laserstrahl auf diese Oberflächenschicht einwirkt, verdampft diese und wird in den Plasmazustand (Zustand mit Ionisation) überführt. Gleichzeitig mit dem Aufbringen des Laserpulses wird über dem Behandlungsort eine Deckschicht erzeugt, die beispielsweise durch fließendes Wasser gebildet wird. Diese Deckschicht trägt dazu bei, dass das transiente, durch die Einwirkung des Laserstrahls auf die Oberflächenschicht gebildete Plasma über einen Zeitraum, der in etwa der Pulsdauer entspricht, räumlich fixiert wird. Dieser quasi Gleichgewichtszustand wird jedoch durch den Plasmadruck durchbrochen, so dass die Deckschicht dem Plasmadruck nicht mehr standhalten kann und das Plasma frei expandiert. Dabei werden dynamische Impulse auf die Oberfläche des Werkstücks übertragen, die Stoßwellen hervorrufen, welche ihrerseits zur Induktion von Eigenspannungen im Werkstück führen.
  • Der Laserpuls mit einer Energie von beispielsweise 5 bis 50 J dient dabei sowohl der Verdampfung der Oberflächenschicht als auch der Plasmaausbildung. Die verwendeten Laserstrahlen haben herkömmlicherweise eine Pulsbreite von 10 bis 50 Nanosekunden (nsec).
  • Nach Bedarf und je nach Werkstückkonfiguration wird ein solcher Laserimpuls räumlich versetzt, gleichzeitig oder zeitlich versetzt an verschiedenen Orten am Werkstück aufgebracht, indem z. B. das Werkstück und die Lasererzeugungseinrichtung zueinander relativ bewegt werden und jeweils identische Laserimpulse auf verschiedene Orte am Werkstück einwirken.
  • Somit wirkt an einem Ort stets ein einziger Laserpuls ein, der ausreichend energetisch ist (durch Steuerung der Laserpulsenergie sowie der Pulsbreite), dass er zum Erzeugen und Ausbreiten des Plasmas führt und dass die induzierte Festkörperstoßwelle eine ausreichend hohe Stoßstärke hat, so dass im Werkstück die plastische Fließgrenze überschritten wird und damit die Eigenspannungen im metallischen Werkstück aufgebaut werden. Hauptsächlich wird das Verfahren zum Aufbau von Druckeigenspannungen an Oberflächenbereichen, das heißt in Tiefen bis zu 10 mm, zum Schutz vor Spannungs-Riss-Korrosion oder aber auch zur Umformung verwendet.
  • Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Aufbau von Eigenspannungen in einem metallischen Werkstück unter Verwendung von Laser Shock Peening (LSP) bereit zu stellen, das die Energie des Laserstrahls besser ausnützt und somit zu gezielteren und stärkeren Stoßwellen im Werkstück, die wiederum die Induktion von Eigenspannungen hervorrufen, führt.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Eine Vorrichtung ist in Anspruch 15 angegeben.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, an ein und demselben Behandlungsort des Werkstücks mindestens zwei zeitlich gestaffelte Laserpulse, ggf. mit einer kurzen Pause ohne Laserpulsbeaufschlagung zwischen den gestaffelten Laserpulsen, aufzubringen. Dadurch kann die durch den Laserstrahl eingebrachte Energie auf die in der Oberflächenschicht auftretenden physikalischen Vorgänge gezielt eingestellt werden, so dass beispielsweise durch den ersten Puls die Verdampfung bzw. Ablation der absorbierenden Schicht hervorgerufen wird und ein Vorplasma, das schwach ionisiert ist, ausgebildet wird. In diesem Beispiel kann der zweite Laserpuls so energetisch gesteuert sein, dass er die Ausbildung eines voll ausgebildeten, quasi statischen Plasmas, das ein nicht Gleichgewichtszustand mit hoher Ionisation ist, hervorruft und auch zur Expansion des Plasmas durch die Deckschicht und damit zur Induktion der Eigenspannungen im Werkstück führt.
  • Dabei sind die zeitlich gestaffelten und auf denselben Behandlungsort einwirkenden Laserpulse vorzugsweise durch unterschiedliche Energie gekennzeichnet. Bei Verwendung von zwei gestaffelten Pulsen ist dabei vorzugsweise der zweite Puls wesentlich höher energetisch als der erste Puls. Dadurch kann der erste Puls die Verdampfung, für die eine wesentlich geringere Energie benötigt wird als für die daran anschließende Ausbildung und Expansion eines instationären Plasmas mit vergleichsweise hoher Enthalpie, ein niedrig energetischer Laserpuls eingesetzt werden, während die verhältnismäßig hohe Energie des zweiten Laserpulses, die für die spätere Umwandlung der Plasmaenergie in überwiegend energetische Strömungsenthalpie erforderlich ist, sehr gut ausgenützt und vorwiegend für den Umwandlungs- und Expansionsvorgang des instationären Plasmas verwendet wird, ohne dass massive Strahlungsverluste oder starke (unnötige) Temperaturerhöhungen auftreten. Auch bei Verwendung von mehr als zwei Laserpulsen sollte in jedem Fall der Laserpuls, der für die Ausbildung und Expansion des instationären Plasmas bestimmt ist, verhältnismäßig hochenergetisch sein. Damit wird der Verdampfungs- und Plasmaheizungsprozess zeitlich entkoppelt, so dass die energetische Ausnutzung der Laserimpulse besser und die Einwirkung auf das Werkstück gezielter ist.
  • Durch die Doppel- bzw. Mehrfachpulsanregung wird zudem durch einen zunächst verhältnismäßig moderaten Energieeinsatz das schwach ionisierte Primärplasma erzeugt. Dieser primäre Plasmazustand hat jedoch ein hohes Absorptionsvermögen für die Strahlung des sekundären Laserpulses, so dass ein weitaus höherer Anteil der einfallenden Laserstrahlung effektiv in Plasmaenthalpie umgesetzt werden kann, als es bei einer herkömmlichen Einzelpulsanregung möglich ist. Die entstehenden Verluste durch Reflexion, der Durchgang des Laserpulses unausgenutzt zur Metalloberfläche über ein anfänglich optisch dünnes Plasma sowie durch Konvektion und auch Strahlung können somit minimiert werden.
  • Die Laserpulse haben beispielsweise einen zeitlichen Abstand von 5 bis 100 nsec.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, die Laserpulse unmittelbar aufeinander, das heißt ohne zeitlichen Versatz, folgen zu lassen. Allerdings ist es deutlich bevorzugt, einen Zeitraum von 5 bis 100 nsec zwischen den Laserpulsen vorzusehen, da dann durch entsprechende Abstimmung der Laserpulse, des zeitlichen Abstands und der Anzahl der Laserpulse gezielt auf die einzelnen bei der Ausbildung des Plasmas und im Plasma ablaufenden Vorgänge eingewirkt und jeder Laserpuls auf einem bestimmten Zustand des Plasmas abgestimmt werden kann.
  • Vorzugsweise sind die Pulsformen der zeitlich gestaffelten Laserpulse ebenfalls unterschiedlich. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Laserpulse unterschiedliche Anstiegsflankenformen haben. Damit kann neben der Steuerung der Energie der Laserpulse mittels ihrer Breite (zeitlich) und Energie, die jeweils unterschiedlich oder gleich sein können, auch durch Wahl einer geeigneten Anstiegsflanke gezielt auf die energetischen Prozesse eingewirkt werden.
  • Vorzugsweise werden die unterschiedlichen energetischen Zustände der gestaffelt einwirkenden Laserpulse durch deren zeitliche Breite und/oder Energie erzeugt.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden mehr als zwei zeitlich gestaffelte Laserpulse auf denselben Behandlungsort aufgebracht und wirken dort ein. In diesem Fall ist die energetische Steuerung noch günstiger.
  • Wie beim herkömmlichen Einzelpulsverfahren kann auch bei Doppel- bzw. Mehrfachpulsverfahren gemäß der Erfindung umspülendes fließendes Wasser als Deckschicht verwendet werden. Dies ist eine verhältnismäßig kostengünstig zu erzeugende und einfach zu entsorgende Deckschicht.
  • Die zeitlich gestaffelten Laserpulse können durch einen einzigen Laser oder aber durch für jeden Laserpuls unterschiedlichen Laser vorgesehen werden. Gerade bei der bevorzugten Verwendung von mehreren Bearbeitungslasern zur Erzeugung der gestaffelten Laserpulse ist es einfach möglich, unterschiedliche Pulsformen, unterschiedliche Energien der Pulse usw. darzustellen. Auch bei Verwendung mehrerer Bearbeitungslaser wirken diese jedoch zeitlich gestaffelt auf den gleichen Bearbeitungsort am Werkstück ein.
  • Das Verfahren, das vorzugsweise weiter den Schritt des Aufbringens der zu verdampfenden Oberflächenschicht vor dem Aufbringen des ersten Laserpulses enthält, die beispielsweise durch Metallbeschichtung, Aufbringen einer Metallfolie oder Aufbringen von organischem Material erzeugt wird, kann nach Bedarf und je nach Werkstück, in das die Eigenspannungen einzubringen sind bzw. an dem die Umformung zu erzeugen ist, an mehren Orten des Werkstücks wiederholt werden, um z. B. eine großflächigere Verfestigung zu erzielen, wobei jedoch dann an jedem Ort ein Doppel- oder Mehrfachpuls einwirkt.
  • Nachfolgend wird die Wirkweise des Verfahrens beschrieben.
  • Beim Laser Shock Peening ist es erforderlich, eine möglichst hohe primäre Plasmaenthalpie zu erreichen, für einen Zeitraum, in dem das Plasma durch die Deckschicht, beispielsweise fließendes Wasser, weitgehend stabilisiert wird. Wird ein einziger Laserpuls zur Verdampfung des Ablationsmaterials und zum Erzeugen eines transienten Hochdruckplasmas (mit Spitzendrücken, die bis zu über 10 bar reichen) verwendet, so ist dies energetisch nicht optimal, da für die Verdampfung und primäre Plasmaerzeugung eine geringere Energie benötigt wird als für die darauf folgende Ausbildung eines instationären Plasmas mit vergleichsweise hoher Enthalpie.
  • In der primären Plasmaphase erfolgt nämlich bereits eine gewisse Impulsübertragung auf das Werkstück über einen instationären Druckradienten. Dies kann bereits primäre Verdichtungsstöße induzieren. Allerdings ist dieser Prozess kaum steuerbar und nicht besonders effektiv und somit nicht geeignet, signifikante und gezielte Druckeigenspannungen auszubilden. Die eigentliche Phase der Induktion von Druckeigenspannungen beginnt mit der Expansion des Plasmas (dem strömenden Plasma) nach der quasi statischen Anfangsphase, in der die Deckschicht die Expansion begrenzt. Beim Durchbrechen der Deckschicht wird eine Überschallplasmaströmung erzeugt, deren rückwirkender dynamischer Impuls die Stoßwelle auslöst, die das Werkstück, insbesondere dessen metallisches Material, über die plastische Fließgrenze hinaus deformiert und somit auch nach Abfall des Plasmas und Relaxion Druckeigenspannungen hinterlässt.
  • Es hat sich gezeigt, dass dieser Prozess umso effektiver ist, je höher die ursprüngliche Enthalpie (definiert über Druck und Temperatur) des primären Plasmas ist, und wie diese in kinetische Strömungsenthalpie überführt werden kann, was in der Phase des expandierenden und schnell strömenden, die Deckschicht durchbrechenden Plasmas geschieht.
  • Somit lassen sich die ablaufenden Einzelprozesse beim Laser Shock Peening wie folgt einteilen:
    • Primäre Verdampfung (Ablation) der absorbierenden Schicht;
    • Ausbildung eines Vorplasmas, das schwach ionisiert ist;
    • Ausbildung eines voll ausgebildeten, quasi statischen Plasmas, das ein Nichtgleichgewichtszustand mit hoher Ionisation ist; und
    • Expansion des Plasmas durch die Deckschicht.
  • Durch das Aufbringen von mindestens zwei zeitlich gestaffelten Pulsen auf den gleichen Werkstückort kann vermieden werden, dass Laserenergie in den Plasmazustand in der Expansionsphase übertragen wird. Dies ist nämlich ineffektiv, da die Prozesse unterschiedliche zeitliche Entwicklungsstufen besitzen und die in der Expansionsphase in den Plasmazustand eingebrachte Energie nicht in kinetische Energie (zur Ausbildung des voll ausgebildeten quasi statischen Plasmas) sondern beispielsweise in Temperatur oder Strahlungsenergie umgesetzt wird und somit einen Energieverlust darstellt.
  • Daher bietet es sich an, einen Abstand von 5 bis 100 nsec zwischen den einzelnen Laserpulsen vorzusehen, so dass die zeitliche Überführung des sich ausbildenden Plasmas in die einzelnen Stufen ohne Energie zu Zeitpunkten einzubringen, zu denen sie nicht umgesetzt werden kann, möglich ist, und zudem die Energien der Laserpulse angepasst an den gerade ablaufenden Teilprozess festgesetzt werden können.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Aufbau von Eigenspannungen in einem metallischen Werkstück durch Laser-Shock-Peening, enthaltend die Schritte:
    - Aufbringen eines ersten Laserpulses an einem Behandlungsort des mit einer Oberflächenschicht bedeckten Werkstücks;
    - Aufbringen eines zweiten Laserpulses an dem Behandlungsort des Werkstücks, wobei der zweite Laserpuls zeitlich zu dem ersten Laserpuls gestaffelt ist; und
    - Vorsehen einer Deckschicht über dem Behandlungsort während des Aufbringens der Laserpulse.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Laserpuls eine zum ersten Laserpuls unterschiedliche Energie aufweist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpulse unterschiedliche Pulsformen aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich gestaffelten Laserpulse unterschiedliche Anstiegsflankenformen aufweisen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich gestaffelten Laserpulse unterschiedliche zeitliche Breite haben.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei zeitlich gestaffelte Laserpulse auf den Behandlungsort aufgebracht werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht durch Umspülen des Werkstücks vorgesehen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umspülen des Werkstücks fließendes Wasser verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger Laser vorgesehen wird, aus dem die Laserpulse abgegeben werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen jedes der zeitlich gestaffelten Laserpulse ein separater Laser vorgesehen wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter enthaltend den Schritt des Aufbringens der Oberflächenschicht vor dem Aufbringen des ersten Laserpulses durch Metallbeschichtung, Aufbringen einer Metallfolie oder von einem organischen Material.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie des ersten Laserpulses so angepasst ist, dass er zur Verdampfung der absorbierenden Oberflächenschicht und zum Ausbilden eines schwach ionisierten Vorplasmas führt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Staffelung und der zweite Laserpuls so angepasst sind, dass sie zur Ausbildung eines quasi-statischen Plasmas mit hoher Ionisation führen.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren an verschiedenen Behandlungsorten des Werkstücks wiederholt wird.
  15. Vorrichtung enthaltend eine Werkstückspanneinrichtung, mindestens einen Laser und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Relativbewegung zwischen eingespanntem Werkstück und Laser, wobei die Steuereinrichtung angepasst ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu steuern.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110361121A (zh) * 2018-04-09 2019-10-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种激光冲击强化诱导残余应力场精确预测方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5764131B2 (ja) 2009-09-23 2015-08-12 エアロジェット ロケットダイン オブ ディーイー，インコーポレイテッド 一過性プラズマを用いて連続爆轟波を維持するための燃焼システムおよびその方法
CN105935769B (zh) * 2016-07-07 2017-11-28 四川三阳激光增材制造技术有限公司 一种用于3d打印成形件的激光熔覆刻蚀制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5131957A (en) * 1990-01-11 1992-07-21 Battelle Memorial Institute Material properties
US5911891A (en) * 1997-09-11 1999-06-15 Lsp Technologies, Inc. Laser shock peening with tailored multiple laser beams
EP0933438A1 (de) * 1997-12-18 1999-08-04 General Electric Company Laser-Schock-Bearbeitungsverfahren mit Niederenergie-Laser
EP1188842A1 (de) * 2000-09-13 2002-03-20 General Electric Company Folie und Verfahren zum Laserschockstrahlen
US20040224179A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-11 Lsp Technologies, Inc. Laser peening method and apparatus using tailored laser beam spot sizes
EP1669466A1 (de) * 2004-12-09 2006-06-14 The General Electric Company Laserschockstrahlenbeschichtung mit eingeschlossenem einschränkungsmedium
EP1852515A1 (de) * 2006-05-01 2007-11-07 General Electric Company Augenblicklicher LSP-Energiewechsel

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995025821A1 (en) * 1994-03-22 1995-09-28 Battelle Memorial Institute Reducing edge effects of laser shock peening
US6479790B1 (en) * 2000-01-31 2002-11-12 General Electric Company Dual laser shock peening
US7491909B2 (en) * 2004-03-31 2009-02-17 Imra America, Inc. Pulsed laser processing with controlled thermal and physical alterations

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5131957A (en) * 1990-01-11 1992-07-21 Battelle Memorial Institute Material properties
US5911891A (en) * 1997-09-11 1999-06-15 Lsp Technologies, Inc. Laser shock peening with tailored multiple laser beams
EP0933438A1 (de) * 1997-12-18 1999-08-04 General Electric Company Laser-Schock-Bearbeitungsverfahren mit Niederenergie-Laser
EP1188842A1 (de) * 2000-09-13 2002-03-20 General Electric Company Folie und Verfahren zum Laserschockstrahlen
US20040224179A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-11 Lsp Technologies, Inc. Laser peening method and apparatus using tailored laser beam spot sizes
EP1669466A1 (de) * 2004-12-09 2006-06-14 The General Electric Company Laserschockstrahlenbeschichtung mit eingeschlossenem einschränkungsmedium
EP1852515A1 (de) * 2006-05-01 2007-11-07 General Electric Company Augenblicklicher LSP-Energiewechsel

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DING K ET AL: "Simulation of multiple laser shock peening of a 35CD4 steel alloy", JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY, NL, vol. 178, no. 1-3, 14 September 2006 (2006-09-14), pages 162 - 169, XP025080710, ISSN: 0924-0136, [retrieved on 20060914] *
FOURNIER J ET AL: "MECHANICAL EFFECTS INDUCED BY SHOCK WAVES GENERATED BY HIGH ENERGY LASER PULSES", JOURNAL DE PHYSIQUE III, EDITIONS DE PHYSIQUE, PARIS, FR, vol. 1, no. 9, 1 September 1991 (1991-09-01), pages 1467 - 1480, XP000461098, ISSN: 1155-4320 *
SMITH P R ET AL: "EFFECT OF POWER DENSITY AND PULSE REPETITION ON LASER SHOCK PEENINGOF 6AL-4V", JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING AND PERFORMANCE, ASM INTERNATIONAL, MATERIALS PARK, OH, US, vol. 9, no. 1, 1 February 2000 (2000-02-01), pages 33 - 37, XP000906621, ISSN: 1059-9495 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110361121A (zh) * 2018-04-09 2019-10-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种激光冲击强化诱导残余应力场精确预测方法
CN110361121B (zh) * 2018-04-09 2020-12-25 中国科学院沈阳自动化研究所 一种激光冲击强化诱导残余应力场精确预测方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2065477B1 (de) 2016-01-27
DE102007056502A1 (de) 2009-06-04
US9096913B2 (en) 2015-08-04
US20090134130A1 (en) 2009-05-28
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