JP3156530B2 - レーザショック処理方法および装置 - Google Patents

レーザショック処理方法および装置

Info

Publication number
JP3156530B2
JP3156530B2 JP29340994A JP29340994A JP3156530B2 JP 3156530 B2 JP3156530 B2 JP 3156530B2 JP 29340994 A JP29340994 A JP 29340994A JP 29340994 A JP29340994 A JP 29340994A JP 3156530 B2 JP3156530 B2 JP 3156530B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
absorbing material
material layer
thickness
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP29340994A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08112681A (ja
Inventor
登 高柳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP29340994A priority Critical patent/JP3156530B2/ja
Publication of JPH08112681A publication Critical patent/JPH08112681A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3156530B2 publication Critical patent/JP3156530B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/356—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by shock processing

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属性のワークの表面
にレーザ光を吸収する吸収材料層を設け、その上を光透
過性部材層でカバーした後、レーザ光パルスを照射し
て、吸収材料の蒸発に基づいてワークにショックを与え
るレーザショック処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、金属材料の機械的強度などの
物性を改良するため、金属材料に衝撃を加え圧縮残留応
力を増加させることが行われている。このような方法の
１つにレーザショック処理方法があり、これによって局
部的に大きな衝撃を与えることができるため、各種用途
で利用されつつある。
【０００３】例えば、特開昭５８−１２０７１６号公報
には、レーザショック処理方法の従来例が示されてお
り、図２３はこの従来例の説明図である。図２３におい
て、金属性ターゲット４１の図における上面４１ａ及び
下面４１ｂには、レーザ光パルスを吸収する吸収コート
材（塗料（図示せず））が塗布されている。ターゲット
４１の上面４１ａには第１オーバーレイ（光透過性部
材）４２が配置され、ターゲット４１の下面４１ｂには
第２オーバーレイ（光透過性部材）４３が配置されてい
る。
【０００４】レーザ装置４４から照射される高エネルギ
ー短パルス状のレーザ光パルス５１は、分光器（ハーフ
ミラー）４５により、レーザ光パルス５２及びレーザ光
パルス５３に分けられる。レーザ光パルス５２は、第１
ミラー４６及び第２ミラー４７により順次反射され、第
１凸レンズ４８により収束されて、第１オーバーレイ４
２を透過してターゲット４１の上面４１ａの前記塗料に
照射される。一方、レーザ光パルス５３は、第３ミラー
４９により反射され、第２凸レンズ５０により収束され
て、第２オーバーレイ４３を透過してターゲット４１の
下面４１ｂの塗料に照射される。
【０００５】照射されたレーザ光パルス５２、５３によ
り、前記塗料の表面から瞬時にガスが蒸発し膨張する
が、第１及び第２オーバーレイ４２、４３が配置されて
いるので、ここの圧力が瞬時に上昇し、ターゲット４１
の上面４１ａ及び下面４１ｂに圧力の衝撃波が印加され
ることになる。この衝撃波により、ターゲット４１表面
に圧縮の残留応力が生ずる。そして、この圧縮の残留応
力により、ターゲット４１の疲労強度が向上する。
【０００６】このように、この従来例によって、金属性
のターゲット４１の所望の部位に圧縮の残留応力を付与
することができる。従って、局部的に力がかかるクラン
クシャフトの曲り部分の疲労強度上昇等に好適である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このレ
ーザショック処理は、比較的新しい技術であり、実際に
処理を行ったデータ等の蓄積が少ない。そして、この従
来例の手法で、実際に各種の実験を行ったところ、十分
疲労強度が上昇されていない場合も多く生じた。そこ
で、このレーザショック処理について、鋭意研究の結
果、ターゲット４１の上面４１ａ及び下面４１ｂに塗布
する塗料の厚さが不均一であると圧縮の残留応力の不均
一が生じ、ターゲット４１の一部分において前記圧縮の
残留応力が不足すると、その部分で疲労強度が不足する
ことが分かった。
【０００８】特に、ターゲット４１の表面からより深く
まで効果を及ぼすために同一箇所に多数回レーザ光パル
スを照射する場合や、部分重複照射により大面積を連続
処理する場合には、各レーザ光パルスを照射する前にタ
ーゲット４１の照射面に塗料を再塗布する。この場合、
１回のレーザ照射によってターゲット４１上の塗料がす
べて蒸発するわけではないため、各レーザ光パルスを照
射する前に塗膜厚さを一定に制御することが困難であ
り、塗料の厚さに不均一が生じやすいことが分かった。
【０００９】ターゲットの種類によっては、部位に応じ
て要求される残留応力が異なる場合があるが、従来例で
はこれに対処することができなかった。
【００１０】また、従来例では、吸収コート材とオーバ
ーレイ４２または４３を塗布した後の両者をあわせた膜
厚を一定に保持することはできず、このためレーザ光パ
ルスの照射毎に焦点距離にずれが生じ、ターゲット４１
への均一な残留応力付与を行うことができなかった。
【００１１】さらに、塗料を塗布すると、これを乾燥す
る工程が必要であり、これを省略したいという要望があ
った。特に、処理を繰り返し行う場合には、乾燥工程を
省ければ処理がやりやすくなるため、この要望が大きか
った。
【００１２】本発明は、上記問題点を解消することを課
題としてなされたものであり、ターゲット４１の疲労強
度の向上が十分で処理面内での疲労強度のばらつきがほ
とんどないレーザショック処理装置及び方法を提供する
ことである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザの照射
により光吸収材料を蒸発させ、この蒸発に基づく圧力上
昇を利用して、金属製ワークにショックを与えるレーザ
ショック処理方法において、金属製ワークの表面に、レ
ーザ光を吸収する吸収材料層を形成する工程であって、
上記吸収材料層をその厚さを計測しながら形成し、吸収
材料層が１５〜１５０μｍの厚さになるように制御する
工程と、形成された吸収材料層上を光透過部材層でカバ
ーする工程と、レーザ光パルスを上記光透過部材層を通
して、吸収材料層に照射する工程と、を含むことを特徴
とする。
【００１４】また、本発明は、請求項１に記載のレーザ
ショック処理方法において、上記吸収材層の厚さを金属
製ワークの部位に応じて変更することを特徴とする。
【００１５】また、本発明は、レーザの照射により光吸
収材料を蒸発させ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用し
て、金属製ワークにショックを与えるレーザショック処
理方法において、金属製ワークの表面に、レーザ光を吸
収する厚さ１５〜１５０μｍの吸収材料層を形成する工
程と、形成された吸収材料層上を光透過部材層でカバー
する工程と、レーザ光パルスを上記光透過部材層を通し
て、吸収材料層に照射する工程であって、照射するレー
ザ光の焦点距離を調整しながら所定の強度のレーザ光パ
ルスを照射する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】また、本発明は、レーザの照射により光吸
収材料を蒸発させ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用し
て、金属製ワークにショックを与えるレーザショック処
理方法において、金属製ワークの表面に、レーザ光を吸
収する厚さ１５〜１５０μｍの吸収材料層を形成する工
程と、形成された吸収材料層上を光透過部材層でカバー
する工程と、レーザ光パルスを上記光透過部材層を通し
て、吸収材料層に照射する工程であって、上記レーザ光
パルスの照射位置を未照射部分が発生しないピッチで順
次移動させながら照射を行う工程と、を含むことを特徴
とする。
【００１７】また、本発明は、レーザの照射により光吸
収材料を蒸発させ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用し
て、金属製ワークにショックを与えるレーザショック処
理方法において、金属製ワークの表面に、レーザ光を吸
収する光吸収材料からなり１５〜１５０μｍの厚さに形
成された吸収フィルムを載置する工程と、載置された吸
収フィルム上に光透過部材で載置する工程と、レーザ光
パルスを上記光透過部材を通して、吸収フィルムに照射
する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】また、本発明は、レーザの照射により光吸
収材料を蒸発させ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用し
て、金属製ワークにショックを与えるレーザショック処
理方法において、金属製ワークの表面を化学研磨する工
程と、化学研磨された表面上に厚さ１５〜１５０μｍの
光吸収材料の層を形成する工程と、光吸収材料層上に光
透過部材を配置する工程と、光透過部材を通して、光吸
収材料にレーザ光パルスを照射する工程と、を含むこと
を特徴とする。
【００１９】また、本発明は、レーザの照射により吸収
材料を蒸発させ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用し
て、金属製ワークにショックを与えるレーザショック処
理方法において、金属製ワークの表面に溶射皮膜を形成
する工程と、形成された溶射皮膜の上に吸収材料層を形
成する工程と、形成された吸収材料層上に厚さ１５〜１
５０μｍの光透過部材層を形成する工程と、レーザ光パ
ルスを上記光透過部材層を通して、吸収材料層に照射す
る工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】また、本発明にかかる装置は、金属製ワー
クの表面にレーザ光を吸収する吸収材料層を１５〜１５
０μｍの厚さに形成し、その上を光透過部材層でカバー
した後、レーザ光パルスを照射して吸収材料の蒸発に基
づいて金属製ワークにショックを与えるレーザショック
処理装置において、吸収材料層の厚さを検知する手段
と、検知した厚さに基づいて、吸収材料層を所望厚さに
形成する吸収材料層形成手段と、を備えることを特徴と
する。
【００２１】
【作用】本発明によれば、吸収材料層の膜厚を検知しな
がら、膜厚を所望の厚さに形成する。そして、所望厚さ
の吸収材料層の表面がレーザ光パルスの衝撃により蒸発
し、この蒸発ガスが膨張する。ここで、光透過部材が光
透過部材の位置する方向への蒸発ガスの膨張を抑制す
る。このため、前記蒸発ガスの膨張による圧力の衝撃波
が金属製のワークの表面に印加されるが、この衝撃波は
膜厚に応じた大きさになり、金属性のワークに所望の大
きさの圧縮残留応力が生ずる。この結果、この金属性の
ワークの疲労強度を均一に向上させることができる。
【００２２】また、部位に応じて塗膜の厚さを変更する
ことによって、金属性ワークにおける強度（例えば、耐
摩耗性）が必要な部位にこれに対応した残留応力を付与
することができる。
【００２３】また、本発明によれば、吸収材料層と光透
過部材の両方をあわせた膜厚の変化によらず、レーザ照
射パルス毎にその焦点距離を調整するため、常に最適な
レーザパワー密度で処理ができる。
【００２４】また、本発明によれば、金属性のワークの
表層部全体に、強度向上に最適な圧縮の残留応力分布を
付与することができるため、大面積のものでも疲労強度
を均一に向上させることができる。
【００２５】また、本発明によれば、溶射皮膜を形成し
た後、この溶射皮膜に対し、レーザショック処理を行
う。従って、溶射皮膜の表面を荒らすことなく溶射皮膜
に圧縮の残留応力を付与することができる。従って、エ
ンジンのシリンダの内壁等の耐摩耗性を効果的に向上す
ることができる。
【００２６】また、本発明の装置によれば、金属製のワ
ークに対し、第１の発明のレーザショック処理を行うこ
とができる。
【００２７】
【実施例】 「第１実施例」次に、本発明の第１の実施例を図１〜図
５を参照して説明する。図１はこの実施例の装置構成の
概略を示し、図２は塗膜厚さと最表面の残留応力の関係
を示し、図３は照射ショット数と塗膜厚さの関係を示
す。また、図４は耐摩耗性と残留応力の関係を示し、図
５は耐摩耗性と塗膜厚さの関係を示す。
【００２８】図１は、第１発明の装置の概略を示すもの
であり、レーザ発振器１１（Ｑスイッチ付きＹＡＧレー
ザ）より発せられたレーザを複数のミラー１２、１３、
１４により順次反射させ、集光レンズ１５（焦点距離ｆ
＝１５０ｍｍ）により収束させて、金属性ターゲット１
６表面に照射する。ターゲット１６表面には、レーザ照
射前に、レーザの吸収率を促進し、レーザ吸収により蒸
発膨張する吸収コート材（黒色の塗膜（図示せず））
と、レーザ吸収によって蒸発膨張した塗膜ガスを閉じ込
め、ターゲット１６表層部に衝撃波を生じさせるオーバ
ーレイ（図示せず）をこの順に塗布しておく。
【００２９】ここで、塗膜厚さは、レーザ照射前の吸収
コート材の膜厚をセンサ１７ａを有する膜厚計１７ｂで
計測する。そして、この計測結果をコンピュータ１９に
供給する。このコンピュータ１９は、塗料吹き付け制御
装置１８を制御して、吸収コート材形成ノズル２０から
の塗料吹き付け量をフィードバック制御して、その膜厚
を所定のものに制御する。
【００３０】また、この例では、膜厚計１７ｂとしてフ
ィッシャースコープ（商品名）を利用した。このフィッ
シャースコープは、電磁式の非破壊膜厚測定器で、磁性
金属上の非磁性被膜、絶縁被膜を測定するものである。
磁力線を発する測定用のプローブをターゲットに向ける
ことによってターゲットより発する磁力線の増減を検出
することで、プローブと磁性体との距離を検出し、塗膜
の厚さを測定することができる。他の形式の膜厚計を用
いても良い。
【００３１】なお、乾燥機２２は、乾燥空気を吹き付け
るものであって、吸収コート材およびオーバーレイを乾
燥させるためのものである。この乾燥機２２からの乾燥
空気を吹き付けながら、吸収コート材およびオーバーレ
イを形成することによって、吸収コート材、オーバーレ
イの乾燥を促進し、所定の膜厚の塗膜形成を迅速に行う
ことができる。
【００３２】ターゲット１６には、アルミ合金Ａ５０５
２，構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃ，調質処理（焼入れ焼戻し処
理）したクロム鋼（Ｓｃｒ４３０）を２種類の合計４つ
の材料を用いた。また吸収コート材は、樹脂（アルキッ
ド樹脂とニトロセルロースとの混合物）８０ｗｔ％、添
加材（パラフィンワックス）１１ｗｔ％及び顔料（カー
ボンと硫酸バリウムとの混合物）９ｗｔ％を使用し、吸
収コート材形成ノズル２０より４ｋｇｆ／ｃｍ2 の吹き
つけ空気圧で塗布した。オーバーレイは、ニトロセルロ
ースラッカー系のクリヤラッカーを使用し、オーバーレ
イ形成ノズル２１より４ｋｇｆ／ｃｍ2 の吹きつけ空気
圧で塗布した。表１に処理条件の詳細を示す。
【００３３】
【表１】 図２は、塗膜厚さと最表面の残留応力の関係を示すもの
である。これより、Ａ５０５２およびＳ４５Ｃでは、塗
膜厚さ３０〜６０μｍ付近で残留応力が大きくなり、Ｓ
ｃｒ４３０では５０〜１００μｍ付近で圧縮の残留応力
が大きくなる。このように、圧縮の残留応力を最大にす
る最適の塗膜厚さが存在し、最適塗膜厚さはターゲット
１６の材料の硬さが高くなるにつれて厚膜側へシフトし
ていることが認められた。なお、この時のレーザの照射
パワー密度は、２．０ＧＷ／ｃｍ2 である。
【００３４】一方、図３に照射ショット数と塗膜厚さの
関係を示す。これより、本発明では、照射ショット数に
対する塗膜厚さの変動が±５％以内に収まっているのに
対し、従来例では、±４０％も変動しているのが認めら
れた。言い換えれば、４０％の塗膜厚さの変動は、図２
より約２０ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留応力値の変動に相当す
ることがわかり、塗膜厚さの変動は疲労強度の低下に対
して大きく影響していることが推察できる。
【００３５】したがって、塗膜厚さの最適制御によって
大きいかつ均一な圧縮の残留応力の付与が可能になるこ
とがわかる。
【００３６】一方、ターゲットの種類によっては、場所
に応じて、残留応力を変更したい場合もある。例えば、
ある部品においては、使用状態において応力が集中する
部位があり、ここにおける残留応力を大きくしたいとい
う要求がある。また、部品によっては、他の部品と摺動
する部位に高い耐摩耗性を付与したいという要求があ
る。
【００３７】本実施例によれば、上述のように、塗膜の
厚さを制御することで所望の残留応力が得られる。そこ
で、処理するターゲットの部位による要求レベル、例え
ば耐摩耗性の要求レベルに応じて塗膜厚さを制御するこ
とにより、残留応力の最適制御が行える。
【００３８】図４は、ターゲットの部位による耐摩耗性
の要求レベルと、この耐摩耗性の要求レベルを得るのに
必要なターゲットの表面の残留応力の最適分布の一例を
示す図である。このように、耐摩耗性の要求レベルが大
きいＡの領域では残留応力として−９５ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 、耐摩耗性の要求レベルが小さいＢ領域では残留応
力として−６５ｋｇｆ／ｍｍ2 、耐摩耗性の要求レベル
が中程度のＣ領域では−８２ｋｇｆ／ｍｍ2 が要求され
る。ターゲット表面における残留応力を図２の関係に基
づいて、塗膜の厚さに置き換えると、図５に示すよう
に、耐摩耗性のレベルと塗膜厚さの関係が得られる。す
なわち、耐摩耗性の要求レベルが大きいＡの領域では塗
膜厚さ５０μｍ、耐摩耗性の要求レベルが小さいＢ領域
では塗膜厚さ１５μｍ、耐摩耗性要求レベルが中程度の
Ｃ領域では塗膜厚さ３０μｍが要求される。そこで、本
実施例により、要求される塗膜厚さを制御して、要求さ
れる最適塗膜厚さの塗膜を形成し、レーザショック処理
を行うことで、要求される残留応力分布を得ることがで
きる。
【００３９】このように、本実施例により、塗膜厚を制
御することができるため、耐摩耗性の最適設計などのた
めの塗膜厚さの最適制御が可能になる。
【００４０】「第２実施例」次に、本発明の第２の実施
例を図６〜図８を参照して説明する。図６は、この実施
例の構成例の概略を示し、図７はレーザパワー密度と最
表面の残留応力の関係を示し、図８は照射ショット数と
レーザパワー密度の関係を示す。
【００４１】図６は、第２発明の装置の概略を示すもの
であり、レーザ発振器８１、複数のミラー８２，８３，
８４、金属性ターゲット８６、吸収コート材形成ノズル
９１、オーバーレイ形成ノズル９２、センサ８７ａ、膜
厚計８７ｂ、塗料吹き付け制御装置８８、コンピュータ
８９は、それぞれ図１の対応する部材と同一の構成を有
しており、同一に作用する。
【００４２】そして、本実施例では、集光レンズ８５が
モータ９０ｂを有する焦点距離自動調整装置９０ａによ
って調整可能となっている。すなわち、本実施例では、
膜厚計８７ｂで求められた塗膜およびオーバーレイの合
計の厚さがコンピュータ８９に供給され、コンピュータ
８９がこれらデータに基づいて、レーザ光が塗膜内で集
光される位置を演算算出する。そして、この演算結果に
基づいて、焦点距離自動調整装置９０ａがモータ９０ｂ
の回転を制御し、集光レンズ８５のターゲット８６に対
する位置を調整し、焦点距離を制御する。従って、常に
最適なレーザの照射パワーを塗膜に付与でき、これに基
づいて所定の衝撃をターゲットに印加することができ
る。なお、プローブの絶対位置と計測された塗膜厚さか
らレーザを集光する絶対的位置も検出することができ
る。
【００４３】また、本実施例では上述と同様に膜厚を一
定に制御しているため、焦点距離の制御と合わせて効果
的なレーザショック処理が行える。
【００４４】図７は、レーザパワー密度と最表面の残留
応力の関係を示すものであり、レーザパワー密度が２〜
１５ＧＷ／ｃｍ2 の範囲では、レーザパワー密度を大き
くするほど大きな圧縮の残留応力を付与することができ
るが、レーザパワー密度が１５ＧＷ／ｃｍ2 を越える
と、レーザパワー密度を大きくすると逆に圧縮の残留応
力が小さくなることがわかる。レーザパワー密度を大き
くすると逆に圧縮の残留応力が小さくなる現象をオーバ
ーピーニングといい、圧縮の残留応力のピーク値がター
ゲットの最表面からやや内側に移り、最表面では逆に圧
縮の残留応力が低下する現象のことである。
【００４５】図８は、照射ショット数とレーザパワー密
度の関係を示すものであり、従来例では、レーザパワー
密度の狙い値（４．０ＧＷ／ｃｍ2 ）に対して約１８％
のレーザパワー密度の低下が認められた。これに対し、
本発明では、レーザパワー密度の低下を２％以下にする
ことができた。言い換えれば、１８％のレーザパワー密
度の低下は図７より約４ｋｇｆ／ｍｍ2 の残留応力の低
下に相当することがわかり、レーザパワー密度の低下は
疲労強度の低下に対して大きく影響していることが推察
される。したがって、レーザパワー密度の変動を抑制す
る制御によって、所望の残留応力を均一に付与できるこ
とがわかる。
【００４６】図９は、自動車用エンジンの構成部品であ
るコネクティングロッドに適用した場合のレーザ照射ピ
ッチ幅と疲労強度の関係を示す特性図である。
【００４７】図９中に示すように、照射ピッチ幅Ｐが
０．８７ｄ（ｄはレーザスポット径）を越える場合に
は、例えばＰ＝１．０ｄの場合には、斜線で示すように
レーザ未照射部分が残存することにより処理後の疲労強
度はレーザ照射を行わない場合のそれと比較してほとん
ど差異は認められない。一方、照射ピッチ幅Ｐが０．８
７ｄ以下の場合には、例えば、Ｐ＝０．２ｄの場合に
は、レーザ未照射部分は残存せず、重複照射部の連続に
よりターゲットの表面からより深くまで効果を及ぼすこ
ととなり、大幅で処理面内均一な疲労強度向上が達成で
きた。
【００４８】従って、照射ピッチ幅をレーザスポット径
の約０．８７倍以下にすることにより、処理面内の変動
が少なく均一な疲労強度向上が可能になることがわか
る。
【００４９】「第３実施例」図１０は第３実施例の構成
の概略を示し、図１１は第３実施例の塗料の膜厚を示
し、図１２は第３実施例による残留応力を示す。
【００５０】図１０〜図１２において、金属性ワーク１
１１の平坦な図示上面１１１ａに黒色ポリフィルム（厚
さ４０μｍ）１１２が配置されている。なお、フィルム
１１２は後述する膜状レーザ光吸収材の一種である。
【００５１】ワーク１１１は焼き入れ焼き戻し処理した
ＳＣｒ４３０鋼である。またフィルム１１２の成分は、
樹脂（アルキッド樹脂とニトロセルロースとの混合物）
８０ｗｔ％、添加材（パラフィンワックス）１１ｗｔ％
及び顔料（カーボンと硫酸バリウムとの混合物）９ｗｔ
％であり、フィルム１１２の幅は約２５ｍｍである。フ
ィルム１１２は、第１リール１１５に巻かれていて、第
２リール１１６に順次巻き取られるように配置されてい
る。なお、１１５ａは第１リール１１５の回転方向、１
１６ａは第２リール１１６の回転方向、１１７はフィル
ム１１２の移動方向を示す。
【００５２】更に、光透過性部材としての透明なアクリ
ル板１１３がフィルム１１２の図示上面１１２ａ（ワー
ク１１１に対応する部分）に載置されている。アクリル
板１１３の図示水平方向の大きさは約４０ｍｍ×２５ｍ
ｍである。１１８はこのアクリル板１１３に印加された
力（１〜３ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の方向を示す。
【００５３】レーザ光パルス１１４は、ネオジウムＮ
ｄ；ＹＡＧレーザ光であり、波長が１．０６μｍ、パル
スエネルギーが１．４Ｊ、パルス幅が１０ｎｓｅｃ、周
期が０．１秒、スポット径が３ｍｍ、パワー密度が２Ｇ
Ｗ／ｃｍ2 （圧力の衝撃波が発生するのに必要な最低の
パワー密度）である。このレーザ光パルス１１４は、ア
クリル板１３を透過してフィルム１１２の上面１１２ａ
に照射される。
【００５４】以上の構成によって、レーザ光パルス１１
４をアクリル板１１３を介してフィルム１１２の上面１
１２ａ（ワーク１１１に対応する部分）に照射すると、
フィルム１１２でレーザ光パルス１１４が吸収される。
この結果、フィルム１１２の上面１１２ａが蒸発し、こ
の蒸発ガスが膨脹する。更に、アクリル板１１３の存在
により、図示上方への前記蒸発ガスの膨脹が抑制され
る。このため、圧力の急激な変動に伴い発生した衝撃波
がワーク１１１の上面１１１ａに印加される。
【００５５】この衝撃波により、ワーク１１１の上面１
１１ａに圧縮の残留応力が生ずる。また、この場合上述
の従来例のようなレーザ光吸収用塗料の塗布及び乾燥が
不要になる。更に、フィルム１１２が移動可能なので、
レーザ光パルス１１４のワーク１１１の同一箇所に対す
る多数回照射及びワーク１１１の大面積部分に対する連
続的な照射を効率よく行うことができる。すなわち、ア
クリル１１３を上方に退避した状態でフィルム１１２を
移動して、新しいフィルムによる処理を繰り返すことが
できる。
【００５６】この場合、図１１の折線ａに示すように、
フィルム１１２の厚さ（塗膜厚さに相当する）が均一な
ので、図１２の折線ａに示すように、均一な残留応力が
発生する。このため、ワーク１１１の疲労強度が均一に
向上する。なお、残留応力の局部的な測定を行うため
に、径が０．１５ｍｍφのコリメータを用い、Ｘ線によ
り測定している（クロム管球使用）。また、図１１の折
線ｂ及び図１２の折線ｂは上述の従来例の特性を示す。
このように、従来例ではワークの場所により塗料厚さが
異なり均一ではないので、ワークに付与される残留応力
が均一ではない。 「第４実施例」 図１３は、本願の第４実施例を示す。図１３にて、金属
性ワーク（テストピース）１２１は、化学研磨されたも
のである。化学研磨の条件は、研磨液がフッ化水素
（ＨＦ）１モル／リットルと過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）
２モル／リットルとの混合液であり、研磨液温度は４
０℃であり、研磨時間は３分である。
【００５７】ワーク１２１は水槽１２２内の蒸留水１２
３中に配置され、ワーク１２１の上面１２１ａには膜状
レーザ光吸収材としてレーザ光パルスを吸収する塗料
（前記フィルム１１２と同じ成分で、ワーク１２１の上
面１２１ａに直接重ね塗りされて厚さが４０μｍであ
る。図示せず）が塗布されている。なお、水槽１２２
は、台１２４上に載置されている。
【００５８】ＹＡＧレーザ１２５はレーザ光パルス１２
５ａを発生する。レーザ光パルス１２５ａは、波長が
１．０６μｍ、パルスエネルギーが１．４Ｊ、パルス幅
が１０ｎｓｅｃ、レーザパワー密度が５ＧＷ／ｃｍ2 で
ある。このレーザ光パルス１２５ａは、第１ミラー１２
６、第２ミラー１２７及び第３ミラー１２８により順次
反射され、凸レンズ（フォーカスレンズ）１２９により
収束されて、蒸留水１２３を介してワーク１２１の上面
１２１ａの前記塗料に照射される。
【００５９】以上の構成によって、まず、化学研磨によ
りワーク１２１の表面（上面１２１ａを含む）の面粗度
が向上する。従って、この上に形成された塗料を均一な
厚さにすることができ、レーザ光パルス１２５ａによっ
て生じる衝撃を均一なものにできる。
【００６０】次に、ワーク１２１の上面１２１ａに塗布
された前記塗料の表面がレーザ光パルス１２５ａの衝撃
により蒸発し、この蒸発ガスが膨脹する。更に、蒸留水
１２３が、上述の第３実施例におけるアクリル板１１３
と同様な働きをする。この結果上述の第３実施例と同様
にワーク１２１に圧縮の残留応力を発生させることがで
きる。このため、ワーク１２１の疲労強度を著しく向上
させることができる。
【００６１】「第５実施例」図１４は本願の第５実施例
を示す。図１４の上図は自動車のエンジンの構成部品で
あるコネクティングロッド１３１の平面を示し、図１４
の下図はこのコネクティングロッド１３１の図示横方向
の各部分に対応した位置におけるエンジン作動時の応力
分布を示す。
【００６２】図において、コネクティングロッド１３１
は、大端部１３２、コラム部１３３及び小端部１３４か
らなる。更に、大端部１３２には、キャップ１３６がボ
ルト１３７とナット１３８により固定されている。な
お、１３５は大端部１３２に形成された油穴である。
【００６３】コネクティングロッド１３１は、所定形状
に機械加工後、大端部１３２の内面１３２ａ及び小端部
１３４の内面１３４ａがマスキングされ、マスキングさ
れていない部分が化学研磨される。その後、応力が集中
しやすい大端部１３２とコラム部１３３との境の側面部
分、大端部１３２の油穴１３５近傍及び小端部１３４と
コラム部１３３の境の側面部分が以下の条件によりレー
ザショック処理される。なお、レーザ光パルスは、前記
第４実施例のものと同じであり、前記応力集中部位に照
射される。
【００６４】膜状レーザ光吸収材としてのコート材であ
る塗料（厚さ４０μｍ）の成分は前記第４実施例の塗料
の成分と同じである。この塗料はコネクティングロッド
１３１の上述のレーザショック処理部位に塗布される。
また、上述の第４実施例と同様に、蒸溜水が断熱固定の
ためのオーバーレイに使用されている。
【００６５】図１４の下図において、横軸はコネクティ
ングロッド１３１の図示横方向の各部の位置に対応して
いる。また、縦軸はエンジン作動時にコネクティングロ
ッド１３１に作用する応力分布を示す。
【００６６】図１５は、図１４のコネクティングロッド
１３１を従来技術の方法で処理した場合と、第５実施例
の方法による場合との比較を示す。図において、比較例
１〜３は従来技術である。比較例１は機械加工のみの場
合であり、比較例２は機械加工後に化学研磨した場合で
あり、比較例３は機械加工した後にショットピーニング
した場合である。実施例は機械加工したのちに化学研磨
し、更にレーザショック処理した場合であり、面粗度が
良く、残留応力が大きい。また、疲労強度の測定は、機
械共振式の疲労試験機（３０Ｈｚで荷重の方向を１０7
回往復される疲労試験）によるものである。
【００６７】表２は、これらの場合の面粗度と残留応力
（最表面での値）を示す。
【００６８】
【表２】 表２の比較例１と比較例２の対比によって、コネクティ
ングロッド１３１の面粗度（十点平均粗さ）は、化学研
磨によって３．５μｍＲｚまで向上する。更に、比較例
２と実施例との対比によって、この面粗度は、後工程で
実施されるレーザショック処理でも維持される。
【００６９】比較例３と実施例との対比によって、レー
ザショック処理はショットピーニング処理と同等の残留
応力（最表面で−３６ｋｇｆ／ｍｍ2 ）を付与できるこ
とがわかる。更に、比較例１と比較例３との対比によ
り、ショットピーニング処理では面粗度が劣化するが、
比較例２と実施例とを対比すると、レーザショック処理
では面粗度が劣化しないことがわかる。
【００７０】なお、表２に示していないが、比較例２を
ショットピーニング処理した場合の面粗度及び残留応力
は、比較例１をショットピーニング処理した場合のもの
と同じである。
【００７１】図１５の疲労強度は、比較例１が１．５ト
ン、比較例２が２．４トン、比較例３が２．５トンに対
し、実施例が３．３トンと非常に優れている。
【００７２】疲労試験において、比較例１〜３の破断位
置が、応力の集中する小端部１３４とコラム部１３３と
の境または油穴１３５であるのに対し、実施例の破断位
置は小端部１３４の内面１３４ａである。このことは、
実施例において狙った部位が十分に強化されていること
を裏付けている。
【００７３】実施例による疲労強度向上が比較例１に対
して１．８トン（１２０％増大）である。これは、比較
例２に示す面粗度向上に伴う疲労強度向上分０．９トン
（２．４トン−１．５トン）と比較例３に示す残留応力
の付与に伴う疲労強度向上分１．０トン（２．５トン−
１．５トン）の和にほとんど等しい。このことは、実施
例が面粗度の向上と圧縮の残留応力の付与という両方の
効果をともに引き出すことができたことを示唆するもの
である。
【００７４】なお、上述の各実施例に限定されず、化学
研磨を行った後、上述の第１〜第４実施例における方法
を使用してレーザショック処理をすることもできる。
【００７５】「第６実施例」次に、第６実施例につい
て、説明する。この第６実施例は、母材上に形成された
溶射皮膜の耐摩耗性を向上させるためにレーザショック
処理を利用するものである。
【００７６】従来より、金属材料の表面の改質するため
に、表面に溶射（ｆｌａｍｅ ｓｐｒａｙｉｎｇ）皮膜
の形成が行われている。そして、特開平５−２７１９０
０号公報（ＪＰ−Ａ−５２７１９００）には、溶射皮膜
に対し、ショットピーニング処理を施すことによって、
溶射皮膜に圧縮の残留応力を付与し、溶射皮膜の母材に
対する密着力を高め、また気孔を減少させることが示さ
れている。しかし、ショットピーニング処理は、硬質粒
子（セラミック粒子）を溶射皮膜に衝突させて加圧する
ものであり、溶射皮膜の表面が荒れてしまうという問題
があった。
【００７７】そこで、本実施例では、ショットピーニン
グに代えて、レーザショック処理を採用する。以下、本
実施例について、図面を参照して説明する。
【００７８】本実施例では、車両の内燃機関に用いるア
ルミ合金製シリンダーブロックに溶射皮膜を形成し、こ
れをレーザショック処理する。なお、アルミ合金として
は、ＡＣ２Ｃ，Ａ３９０等が採用される。
【００７９】シリンダーブロックの溶射処理装置の説明
図を図１６に、レーザショック処理装置の説明図を図１
７に、加工工程全体のフローチャートを図１８に示す。
【００８０】溶射処理は、図１６に示すように、シリン
ダーブロック２０１のボア内表面２０２に対し、溶射ノ
ズル２１３から粉末を溶射することによって行う。溶射
ノズル２１３は、図１６Ａに示すように、内部が先細り
形状に形成された金属製のケーシング２１５の中心にニ
ードル状のタングステン電極２１６を配設置した構成を
有している。そして、ケーシング２１５の基端側にはガ
ス流入口２１５ａ、先端側には粉末流入口２１５ｂが設
けられ、先端にはノズル穴２１５ｃが設けられている。
【００８１】このような溶射ノズル２１３により、ガス
をガス流入口２１５ａから導入し、ケーシング２１５内
を高速で流通させ、粉末流入口２１５ｂから粉末２１２
を供給すると、ケーシング２１５の内部が、先細り形状
になっているため、高速のガス流に粉末２１２が吸い込
まれる。一方、タングステン電極２１６とケーシング２
１５との間には、所定の高周波電圧が印加されており、
ノズル先端部分において、プラズマが発生し、粉末を含
有したガス流がプラズマジェット２１４として、噴射さ
れる。
【００８２】そして、溶射ノズル２１３の先端を所望の
方向に向けることによって、所望の部位に溶射すること
ができる。この例では、溶射ノズル２１３を回転すると
ともに、上下方向に移動することによって、シリンダブ
ロック２０１の内周面に全体に溶射を行っている。
【００８３】また、レーザショック処理装置は、図１７
に示すように、レーザ光源２２１と、このレーザ光源か
らのレーザ光を反射するミラー２２２ａと、集光レンズ
２２３とミラー２２２ｂを有している。そして、レーザ
光源２２１からのレーザ光をミラー２２２ａ、集光レン
ズ２２３、ミラー２２２ｂを介し、シリンダブロック２
０１の内表面２０２の所定の部分２０３に照射する。
【００８４】一方、シリンダブロック２０１の内表面２
０２の部位２０３には、吸収コートとして黒色塗料が塗
布され、その上に光透過性のオーバーレイが設けられて
おり、レーザの照射によって、黒色塗料が蒸発して、レ
ーザショック処理が行われる。
【００８５】次に、加工処理について、図１８に基づい
て説明する。まず、シリンダブロックの大まかな形状を
有する粗形材に対し、粗い穴明け処理（ボア荒加工）を
行い、続いて明けられた穴に対し中程度仕上げ加工を行
う。そして、洗浄した後、溶射膜の密着力向上のためシ
ョットブラスト処理をする。
【００８６】このようにして、ショットブラスト処理を
実施したボア内面にプラズマ溶射を行う。粉末として
は、例えば、Ａｌ−１５％含有Ｓｉ粉末（粒子径１５０
０メッシュ以下）とＦｅー０．８％含有Ｃ粉末（粒子径
１５００メッシュ以下）を１：１の比率で混合した混合
粉末を用いる。また、溶射層の厚みは、例えば０．５ｍ
ｍとする。
【００８７】さらに、シリンダーブロック２０１の精度
維持のために、処理温度は１５０℃以下に設定する。ま
た、溶射材の粉末の粒子径を１０μｍ以下にして、溶射
ノズル２１３からのプラズマジェット２１４中の溶融粉
末粒子の流速を上昇させる。これによって、得られる溶
射層のシリンダーブロック２０１に対する密着性と耐剥
離性を確保する。
【００８８】そして、ボア内表面について仕上げ加工を
行った後、溶射皮膜に対しレーザショック処理を施し、
溶射皮膜に残留応力を付与し、耐摩耗性を向上する。
【００８９】このレーザショック処理は、ボア内周面２
０２で耐摩耗性が要求される部位２０３について、吸収
コート材およびオーバーレイを塗布した後、レーザパル
スを照射して行う。
【００９０】ここで、このレーザショック処理は、例え
ば次のような条件で行う。レーザ光として、波長１．０
６μｍ、パルスエネルギー１．４Ｊ、パルス幅１０ｎｓ
ｅｃのＮｄ：ＹＡＧレーザを用いる。レーザのスポット
径は、レーザパワー密度が２ＧＷ／ｃｍ2 となるように
ミラー２２２ａ，２２２ｂ、集光レンズ２２３によっ
て、３ｍｍになるように調整する。黒色塗料は樹脂（ア
ルキッド樹脂、ニトロセルロース）８０ｗｔ％、添加剤
（パラフィンワックス）１１ｗｔ％、顔料（カーボン、
硫酸バリウム）９ｗｔ％の成分とし、４ｋｇｆ／ｃｍ2
程度の吹き付け空気圧で塗布した。塗布量は厚さ５０μ
ｍとした。また、オーバーレイは、ニトロセルロースラ
ッカー系のクリアラッカーを使用し、４ｋｇｆ／ｃｍ2
の空気圧で塗布した。
【００９１】ここで、黒色塗料の厚さは、上述の実施例
に示した装置によって、フィードバック制御し、正確に
制御することが好適である。さらに、上述の第１〜第５
のいずれの実施例の方法でレーザショック処理を行って
もよい。
【００９２】このようにして、ボアの内表面のレーザシ
ョック処理が終了した場合には、塗料などを除去した後
砥石によってホーニングをして、内表面の仕上げを行
う。
【００９３】図１９に、溶射後のシリンダーブロックの
ボア変形量を示す。ここで、ボア円周面内におけるボア
直径の最大値と最小値の差をボア変形量とした。このよ
うに、本発明によれば、変形量を０．０５ｍｍとするこ
とができる。なお、図１９に示した比較例は、溶射を行
った後に、処理温度を２００℃にまで上昇して、溶射皮
膜の密着性の改善を行った例である。このように、処理
温度を２００℃にすると変形量が大きくなる。従って、
本実施例のように、処理温度を１５０℃以下に設定する
ことによって、変形量を小さくできることが分かる。
【００９４】図２０に溶射皮膜のせん断密着強度、図２
１に溶射皮膜の気孔率を示す。本発明では、溶射粒子の
径を１０μｍ以下にしたため、投鋲硬化が増大し、緻密
化と共に、溶射皮膜が緻密化し、せん断密着強度を８ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 と大きなものにすることができ、また気孔
率を約２％と低くできる。比較例は、比較的大きな粒子
径の粉末を使用した例であり、この場合にはせん断密着
強度が３ｋｇｆ／ｍｍ2 程度と小さく、また気孔率は約
５％と大きくなっている。
【００９５】さらに、溶射皮膜の形成に当たって、初期
は粒子径１０μｍのものを用い、その後粒子径３〜５μ
ｍのものを使用することによって、粒子径の大きなもの
と、小さなものが組み合わされ、母材の表面への密着力
をより向上することができる。
【００９６】図２２は、溶射皮膜の残留応力を示したも
のであり、本実施例のレーザショック処理によって、−
１７ｋｇｆ／ｍｍ2 という大きな圧縮の残留応力を溶射
皮膜に付与することができることが分かる。残留応力が
大きい程耐摩耗性に優れるため、本実施例によって、大
きな耐摩耗性が得られる。さらに、レーザショック処理
では、塗膜の蒸発によって、衝撃波を得るため、ボア内
表面の面粗度に対する悪影響はほとんどない。そこで、
精度の高い面粗度を維持したまま、耐摩耗性を大きく改
善することができる。
【００９７】
【発明の効果】本発明によれば、吸収材料層の膜厚を検
知しながら、均一に形成する。そして、均一な厚さの吸
収材料層の表面がレーザ光パルスの衝撃により蒸発し、
この蒸発ガスが膨張する。ここで、光透過部材が光透過
部材の位置する方向への蒸発ガスの膨張を抑制する。こ
のため、前記蒸発ガスの膨張による圧力の衝撃波が金属
製のワークの表面に印加されるが、この衝撃波が均一な
大きさになり、金属性のワークに均一な圧縮の残留応力
が生ずる。この結果、この金属性のワークの疲労強度を
均一に向上させることができる。
【００９８】また、部位に応じて塗膜の厚さを変更する
ことによって、金属性ワークにおける強度（例えば、耐
摩耗性）が必要な部位にこれに対応した残留応力を付与
することができる。
【００９９】また、本発明によれば、吸収材料層と光透
過部材の両方をあわせた膜厚の変化によらず、レーザ照
射パルス毎にその焦点距離を調整するため、常に最適な
レーザパワー密度で処理ができる。
【０１００】また、本発明によれば、金属性のワークの
表層部全体に、強度向上に最適な圧縮の残留応力分布を
付与することができるため、大面積のものでも疲労強度
を均一に向上させることができる。
【０１０１】また、本発明によれば、溶射皮膜を形成し
た後、この溶射皮膜に対し、レーザショック処理を行
う。従って、溶射皮膜の表面を荒らすことなく溶射皮膜
に圧縮の残留応力を付与することができる。従って、エ
ンジンのシリンダの内壁等の耐摩耗性を効果的に向上す
ることができる。
【０１０２】また、本発明の装置によれば、金属製のワ
ークに対し、第１の発明のレーザショック処理を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の構成の概略を示す図である。
【図２】塗膜厚さと残留応力の関係を示す図である。
【図３】照射ショット数と塗膜厚さの関係を示す図であ
る。
【図４】耐摩耗性と残留応力の関係を示す図である。
【図５】耐摩耗性と塗膜厚さの関係を示す図である。
【図６】第２の実施例の構成の概略を示す図である。
【図７】レーザパワー密度と最表面の残留応力との関係
を示す図である。
【図８】照射ショット数とレーザパワー密度の関係を示
す図である。
【図９】照射ピッチ幅と疲労強度の関係を示す図であ
る。
【図１０】第３実施例の構成を示す図である。
【図１１】第３実施例の実施条件を示す図である。
【図１２】第３実施例の特性を示す図である。
【図１３】第４実施例の構成を示す図である。
【図１４】第４実施例のワークの位置と応力の関係を示
す図である。
【図１５】第４実施例の特性を示す図である。
【図１６】溶射処理の模式図であり、図１６Ａは、溶射
ノズルの先端部の拡大図である。
【図１７】レーザショック処理の模式図である。
【図１８】シリンダーブロックの加工工程を示すフロー
チャートである。
【図１９】シリンダブロックのボア変形量を示す図であ
る。
【図２０】溶射皮膜のせん断密着強度を示す図である。
【図２１】溶射皮膜気孔率を示す図である。
【図２２】溶射皮膜の残留応力を示す図である。
【図２３】従来の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１ レーザ発振器 １２，１３，１４ ミラー １５ 集光レンズ １６ ターゲット １７ａ センサ １７ｂ 膜厚計 １８ 塗料吹き付け制御装置 １９ コンピュータ ２０ 吸収コート材形成ノズル ２１ オーバーレイ形成ノズル ２２ 乾燥機
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−120716（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−151126（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−231825（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−96387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−72497（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−220503（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−107414（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 B23K 26/18

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザの照射により光吸収材料を蒸発さ
    せ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用して、金属製ワー
    クにショックを与えるレーザショック処理方法におい
    て、 金属製ワークの表面に、レーザ光を吸収する吸収材料層
    を形成する工程であって、上記吸収材料層をその厚さを
    計測しながら形成し、吸収材料層が１５〜１５０μmの
    厚さになるように制御する工程と、 形成された吸収材料層上を光透過部材層でカバーする工
    程と、 レーザ光パルスを上記光透過部材層を通して、吸収材料
    層に照射する工程と、 を含むことを特徴とするレーザショック処理方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のレーザショック処理方
    法において、 上記吸収材層の厚さを金属製ワークの部位に応じて変更
    することを特徴とするレーザショック処理方法。
  3. 【請求項３】 レーザの照射により光吸収材料を蒸発さ
    せ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用して、金属製ワー
    クにショックを与えるレーザショック処理方法におい
    て、 金属製ワークの表面に、レーザ光を吸収する厚さ１５〜
    １５０μmの吸収材料層を形成する工程と、 形成された吸収材料層上を光透過部材層でカバーする工
    程と、 レーザ光パルスを上記光透過部材層を通して、吸収材料
    層に照射する工程であって、照射するレーザ光の焦点距
    離を調整しながら所定の強度のレーザ光パルスを照射す
    る工程と、 を含むことを特徴とするレーザショック処理方法。
  4. 【請求項４】 レーザの照射により光吸収材料を蒸発さ
    せ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用して、金属製ワー
    クにショックを与えるレーザショック処理方法におい
    て、 金属製ワークの表面に、レーザ光を吸収する厚さ１５〜
    １５０μmの吸収材料層を形成する工程と、 形成された吸収材料層上を光透過部材層でカバーする工
    程と、 レーザ光パルスを上記光透過部材層を通して、吸収材料
    層に照射する工程であって、上記レーザ光パルスの照射
    位置を未照射部分が発生しないピッチで順次移動させな
    がら照射を行う工程と、 を含むことを特徴とするレーザショック処理方法。
  5. 【請求項５】 レーザの照射により光吸収材料を蒸発さ
    せ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用して、金属製ワー
    クにショックを与えるレーザショック処理方法におい
    て、 金属製ワークの表面に、レーザ光を吸収する光吸収材料
    からなり５〜１５０μｍの厚さに形成された吸収フィル
    ムを載置する工程と、 載置された吸収フィルム上に光透過部材で載置する工程
    と、 レーザ光パルスを上記光透過部材を通して、吸収フィル
    ムに照射する工程と、 を含むレーザショック処理方法。
  6. 【請求項６】 レーザの照射により光吸収材料を蒸発さ
    せ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用して、金属製ワー
    クにショックを与えるレーザショック処理方法におい
    て、 金属製ワークの表面を化学研磨する工程と、 化学研磨された表面上に厚さ１５〜１５０μmの光吸収
    材料の層を形成する工程と、 光吸収材料層上に光透過部材を配置する工程と、 光透過部材を通して、光吸収材料にレーザ光パルスを照
    射する工程と、 を含むことを特徴とするレーザショック処理方法。
  7. 【請求項７】 レーザの照射により吸収材料を蒸発さ
    せ、この蒸発に基づく圧力上昇を利用して、金属製ワー
    クにショックを与えるレーザショック処理方法におい
    て、 金属製ワークの表面に溶射皮膜を形成する工程と、 形成された溶射皮膜の上に厚さ１５〜１５０μmの吸収
    材料層を形成する工程と、 形成された吸収材料層上に光透過部材層を形成する工程
    と、 レーザ光パルスを上記光透過部材層を通して、吸収材料
    層に照射する工程と、 を含むことを特徴とするレーザショック処理方法。
  8. 【請求項８】 金属製ワークの表面にレーザ光を吸収す
    る吸収材料層を形成し、その上を光透過部材層でカバー
    した後、レーザ光パルスを照射して吸収材料の蒸発に基
    づいて金属製ワークにショックを与えるレーザショック
    処理装置において、 吸収材料層の厚さを検知する検知手段と、 検知した厚さに基づいて、吸収材料層を１５〜１５０μ
    mの厚さに形成する吸収材料層形成手段と、 を備えることを特徴とするレーザショック処理装置。
JP29340994A 1993-12-07 1994-11-28 レーザショック処理方法および装置 Expired - Fee Related JP3156530B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29340994A JP3156530B2 (ja) 1993-12-07 1994-11-28 レーザショック処理方法および装置

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30666493 1993-12-07
JP5-306664 1994-08-24
JP6-199278 1994-08-24
JP19927894 1994-08-24
JP29340994A JP3156530B2 (ja) 1993-12-07 1994-11-28 レーザショック処理方法および装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08112681A JPH08112681A (ja) 1996-05-07
JP3156530B2 true JP3156530B2 (ja) 2001-04-16

Family

ID=27327623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29340994A Expired - Fee Related JP3156530B2 (ja) 1993-12-07 1994-11-28 レーザショック処理方法および装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3156530B2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08267267A (ja) * 1995-03-29 1996-10-15 Mazda Motor Corp レーザ熱処理装置および熱処理方法
DE10037053C2 (de) * 2000-07-29 2002-06-13 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Plasmaimpulsverfestigen eines metallischen Bauteils
US8330070B2 (en) 2006-05-11 2012-12-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Laser shock hardening method and apparatus
US20080241546A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 General Electric Company Machining features in laser shock peened regions
JP4977234B2 (ja) * 2010-06-02 2012-07-18 株式会社東芝 レーザ衝撃硬化処理方法および装置
CN104357648B (zh) * 2014-10-13 2017-04-05 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种激光冲击强化方法及装置
CN108032222B (zh) * 2017-12-29 2019-04-12 华中科技大学 一种砂轮双激光修整装置及修整方法
CN108588399B (zh) * 2018-04-28 2020-02-21 江苏大学 一种小孔构件激光冲击强化选取工艺参数的特征参量控制方法
JP2022053168A (ja) 2020-09-24 2022-04-05 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP2022053166A (ja) 2020-09-24 2022-04-05 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08112681A (ja) 1996-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0165905B1 (ko) 레이져 쇽크 처리 방법
JP3156530B2 (ja) レーザショック処理方法および装置
US7868268B1 (en) Laser peening process and apparatus using a liquid erosion-resistant opaque overlay coating
CN100469900C (zh) 一种基于激光冲击波技术孔壁的强化方法和装置
US5767479A (en) Laser beam machining apparatus and corresponding method which employs a laser beam to pretreat and machine a workpiece
Bandyopadhyay et al. A statistical approach to determine process parameter impact in Nd: YAG laser drilling of IN718 and Ti-6Al-4V sheets
RU2445378C2 (ru) Способ получения износостойкой поверхности металлов и их сплавов (варианты)
CN107267976B (zh) 一种获得耐磨耐蚀钛合金工件的激光组合加工工艺
Low et al. Spatter-free laser percussion drilling of closely spaced array holes
JPH0651913B2 (ja) 圧延用ロールの表面加工方法及びその装置並びに該方法により製造されるプレス加工用金属薄板とその製造方法
US6548782B2 (en) Overlay control for laser peening
Qutaba et al. A review on peening processes and its effect on surfaces
CN105755215B (zh) 一种发动机曲轴的制造方法及其激光冲击强化装置
Tan et al. Effects of different mechanical surface treatments on surface integrity of TC17 alloys
Hassanin et al. Fluidised bed machining of metal additive manufactured parts
CN107557564A (zh) 一种提高湿式气缸套抗穴蚀能力的装置与方法
CN105862028A (zh) 一种汽车发动机曲轴的激光修复再制造方法
CN111575477B (zh) 一种激光冲击强化能量密度动态调控装置及方法
Wang et al. Experimental study on laser shock processing of brass
Radek et al. Laser forming of steel tubes
Ahmed Obeidi Laser processing of metallic surfaces for controlled micro-texturing and metallic bonding
Christoulis et al. Laser-Assisted Cold Spray
CN114990323B (zh) 磁水双约束脉冲激光冲击强化方法及系统
WO2023245850A1 (zh) 一种超声辅助铝合金板材激光冲击成形方法及系统
JPS62158588A (ja) 冷間圧延ロ−ルのレ−ザダル加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080209

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090209

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100209

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees