JP5403929B2

JP5403929B2 - レーザショックピーニング処理済み領域内に特徴形状部を機械加工する方法

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Publication number: JP5403929B2
Application number: JP2008085235A
Authority: JP
Inventors: ロバート・デイヴィッド・マックレイン; ブライアン・マイケル・デイヴィス; シーサ・ラマイア・マンナヴァ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: EP1978114B1; JP2008260064A; EP1978114A1; US20080241546A1

Description

本発明は、特徴形状部を機械加工する方法及びレーザショックピーニング処理する方法に関し、より具体的には、レーザショックピーニング処理済み領域内に機械加工された特徴形状部有する物品及びその製造方法に関する。

レーザショックピーニング処理法或いはレーザショック処理法とも呼ばれるものは、物品の表面区域をレーザショックピーニング処理することによって付与された深い圧縮残留応力の領域を形成ための処理方法である。レーザショックピーニング処理は一般的に、「材料特性の変更」という名称の米国特許第３，８５０，６９８号、「レーザショック処理法」という名称の米国特許第４，４０１，４７７号、及び「材料特性」という名称の米国特許第５，１３１，９５７号と同様に、約５０ジュール又はそれ以上の高エネルギーパルスレーザビームからの１つ又はそれ以上の放射パルスを使用して、物品の表面において強い衝撃波を発生させる。低エネルギーレーザビームの使用は、１９９９年８月３日に登録されかつ本発明の出願人に譲渡された「低エネルギーレーザを使用するレーザショックピーニング処理法」という名称の米国特許第５，９３２，１２０号に開示されている。当技術分野において理解されまた本明細書において使用する場合のレーザショックピーニング処理というのは、レーザビーム源からのパルスレーザビームを利用して、表面又はその表面上の皮膜（テープ又はペイントのような）の薄い層のプラズマを形成する瞬間的アブレーション又は気化によりレーザビームの衝突ポイントにおいて爆発力を作り出すことによって、その表面の一部分上に強力な局所的圧縮力を発生させることを意味する。

レーザショックピーニング処理法は、ガスタービンエンジン分野における多くの用途のために開発され続けており、その用途の幾つかが、以下の米国特許、つまり「オンザフライレーザショックピーニング処理法」という名称の米国特許第５，７５６，９６５号、「レーザショックピーニング処理したガスタービンエンジンファンブレード端縁部」という名称の米国特許第５，５９１，００９号、「レーザショックピーニング処理したガスタービンエンジンファンブレード端縁部のための変形制御」という名称の米国特許第５，５３１，５７０号、「レーザショックピーニング処理したターボ機械のためのロータ構成要素」という名称の米国特許第５，４９２，４４７号、「粘着テープ被覆レーザショックピーニング処理法」という名称の米国特許第５，６７４，３２９号、及び「乾式テープ被覆レーザショックピーニング処理法」という名称の米国特許第５，６７４，３２８号において開示されており、それら特許の全ては本出願人に譲渡されている。

レーザショックピーニング処理法は、物品の外表面に圧縮ストレスト保護層を形成するために利用されてきており、これは、「レーザピーニング処理システム及び方法」という名称の米国特許第４，９３７，４２１号に開示されているように、疲労故障に対する物品の耐性を著しく増大させることが知られている。これらの方法は一般的に、物品を覆って流れる水のカーテンを使用するか、或いはプラズマ拘束媒体を形成する他の何らかの方法を使用する。この媒体は、プラズマが、ＬＳＰ（レーザショックピーニング）効果を構成する塑性変形及び関連する残留応力パターンを生成する衝撃波圧力を急速に達成することを可能にする。水のカーテンは、拘束（閉じ込め）媒体を構成して、このプロセスで発生した衝撃波を閉じ込め（拘束し）かつレーザショックピーニング処理対象の構成要素の材料内に向け直して、有益な圧縮残留応力を作り出す。

急速膨張するプラズマからの圧力パルスは、構成要素内に移動性衝撃波を与える。レーザパルスによって引き起こされたこの圧縮衝撃波は、構成要素内に深い塑性圧縮歪みを生じさせる。これらの塑性歪みは、その材料の動弾性係数と一致した残留応力を作り出す。設計した構成要素内のレーザショックピーニング処理による残留圧縮応力の多くの有用な利点は、これまで多くが文献に記載されまた特許化されてきたが、それらには、耐疲労特性の向上も含まれている。

レーザショック法（ＬＳＰ）は、構成要素内へと移動する圧力パルスを発生させることによって、物品内に深い圧縮応力を付与する。圧力パルスは、内部構造から引張波として反射させることができる。対向波及び単一波は、構成要素を内部破壊するのに十分なエネルギーをこの反射波内に有することができる。得られた亀裂又は破壊は、「層間剥離」と呼ばれるか又は命名される。層間剥離を回避又は最少にするためにこれまでに提案された１つの方法は、２つの対向するレーザビーム／波を構成要素を通して側方にオフセットさせることである。このことに関しては、「低エネルギーレーザビームを使用した同時オフセット二面レーザショックピーニング処理法」という名称の米国特許第６，５７０，１２６号及び「傾斜角レーザビームを使用した同時オフセット二面レーザショックピーニング処理法」という名称の米国特許第６，５７０，１２５号を参照されたい。それに代えて、一度には構成要素又は部品に対して一方側から衝突させることも示唆されてきた。

孔及びその他の機械加工した特徴形状部を備えた構成要素の応力下における耐疲労特性を延ばすことは望ましく、孔がその構成要素の寿命制限部位（例えば、ディスク／シャフトのオイルドレーン孔）に相当している場合には特に望ましい。このことは、その構成要素の継続的な使用を可能にし、また高価なエンジン部品の廃棄時期を延長させる。現在では、高速ターボ機械の壁を貫通して孔を配置して、油溜め内のオイルのような流体の排出をエンジンのガス通路内に油抜きするのを可能にしまた／又は停滞空気空洞から空気抜きすることを可能にして、圧力を均等化している。これらの孔は、該孔が卓越応力場（しばしばフープ応力）に与える応力集中（Ｋｔ）を最少にするような配向及び形状にされる。単純フープ応力下での丸孔につての応力集中は、３である。多くの場合、孔を成形しかつそれを上述したようなＫｔを低減するような卓越応力成分に対する最適形状にするのに、付加的な設計及び製造費用が発生する。しかしながら、これらの努力では一般的に、Ｋｔは２よりも低い値には低下しない。この応力集中レベルは、構成要素の低サイクル疲労（ＬＣＦ）及び残存クラック寿命（ＲＣＬ）特性を著しく低下させ、その部品の廃棄時期を早めることになるその構成要素の寿命制限部位を生じさせることが多い。

主として航空機産業においては、アルミニウム内の胴体孔に対して分割スリーブ冷間拡張（ＳＳＣＥ）による意図的残留応力の付与が適用されてきた。しかしながら、この方法は、それが処理することができる孔の形状寸法に限界があり、またこの方法は、その利点を高めることを実現するのに必要な状態に整合するように制御することが困難である。既に孔を含んでいる区域をレーザショックピーニング処理する、つまり孔を機械加工した後にレーザショックピーニング処理することが知られている。
米国特許第３，８５０，６９８号公報米国特許第４，４０１，４７７号公報米国特許第５，１３１，９５７号公報米国特許第５，９３２，１２０号公報米国特許第５，７５６，９６５号公報米国特許第５，５９１，００９号公報米国特許第５，５３１，５７０号公報米国特許第５，４９２，４４７号公報米国特許第５，６７４，３２９号公報米国特許第５，６７４，３２８号公報米国特許第４，９３７，４２１号公報米国特許第６，５７０，１２６号公報米国特許第６，５７０，１２５号公報米国特許第５，５２５，４２９号公報米国特許第５，５８４，６６２号公報米国特許第５，６２０，３０７号公報米国特許第５，６７５，８９２号公報米国特許第５，７３５，０４４号公報米国特許第５，８４２，３１７号公報米国特許第５，８４６，０５７号公報米国特許第６，２００，６８９号公報米国特許第６，２３８，１８７号公報米国特許第６，３３９，８７８号公報米国特許第６，６８５，４２９号公報米国特許第６，８５２，１７９号公報米国特許第６，８７５，９５３号公報米国特許第６，９９４，６３５号公報米国特許第７，１３７，２８２号公報

孔及びその他の機械加工した特徴形状部を備えた構成要素の応力下における耐疲労特性をさらに拡大すること、特にそれらの特徴形状部がその構成要素の寿命制限部位（例えば、ディスク／シャフトのオイルドレーン孔）に相当している場合にさらに拡大することが望ましい。

レーザショックピーニング処理物品及びレーザショックピーニング処理の方法を提供する。本方法は、物品をレーザショックピーニング処理して該レーザショックピーニング処理によって付与された深い圧縮残留応力を有しかつ物品内に延びるプレストレスト領域を形成するステップと、次にレーザショックピーニング処理の後にプレストレスト領域内に孔又はスカラップのような特徴形状部を機械加工するステップとを含む。本方法は、物品のレーザショックピーニング処理予定表面をレーザショックピーニング処理するステップと、レーザショックピーニング処理によって付与された深い圧縮残留応力を有する少なくとも１つのプレストレスト領域を形成するステップとを含む。プレストレスト領域は、レーザショックピーニング処理によって形成されたレーザショックピーニング処理済み表面から物品内に延びる。特徴形状部は、レーザショックピーニング処理の後に、プレストレスト領域において物品内に機械加工される。

特徴形状部は、レーザショックピーニング処理後に、プレストレスト領域内全体に機械加工することができる。プレストレスト領域は、物品の対向する間隔を置いた面間で完全に延びることができる。特徴形状部は、レーザショックピーニング処理後に、プレストレスト領域全体を貫通しまた物品の間隔を置いた外側及び内面（６０、６２）間でかつ該外側及び内面を貫通して完全に延びることができる。特徴形状部は、孔又はスカラップとすることができる。レーザショックピーニング処理は、物品の曲率半径を有する弓形壁上のレーザショックピーニング処理予定表面に対して行うことができる。特徴形状部は、中心線を含むことができ、中心線が曲率半径と実質的に平行になるように壁内に機械加工することができる。特徴形状部は、湾曲シャープエッジを有する孔又はスカラップとすることができる。

図１及び図２に示すのは、軸線２６の周りを囲むガスタービンエンジンの環状シャフト８であり、この環状シャフト８は、レーザショックピーニング処理済みパッチ又はレーザショックピーニング処理済み表面５５と、レーザショックピーニング処理（ＬＳＰ）法によって付与された深い圧縮残留応力を有しかつレーザショックピーニング処理済み表面５５からシャフトを貫通して該シャフト内に延びるプレストレスト領域５６と、レーザショックピーニング処理後にシャフト８の壁１１を貫通してドリル加工つまり機械加工されたドレーン孔９と含む物品を例示している。これらの孔は、壁１１の曲率半径Ｒと実質的に平行な中心線６４を有することに留意されたい。本明細書に示したプレストレスト領域５６の実施形態は、シャフト８の壁１１の半径方向に間隔を置いた外面及び内面６０、６２間でシャフトを完全に貫通して延びる。他の実施形態は、物品を完全に貫通してレーザショックピーニング処理する必要はない。この方法はまた、環状壁又は湾曲壁以外の壁を有する物品に対しても使用することができる。

図３に示すのは、ガスタービンエンジンの環状タービンディスク組立体３０であって、このタービンディスク組立体３０は、軸線２６の周りを囲んだ環状の前方及び後方に延びるアーム２２、２３を備える。レーザショックピーニング処理後に後方に延びるアーム２３を貫通してドリル加工つまり機械加工したドレーン孔９はさらに、レーザショックピーニング処理済みパッチ又はレーザショックピーニング処理済み表面５５、及びレーザショックピーニング処理後のレーザショックピーニング処理（ＬＳＰ）法によって付与された深い圧縮残留応力を有するプレストレスト領域５６内にドリル加工つまり機械加工された孔を示している。これらの孔は、環状のタービンディスク組立体３０並びに環状の前方及び後方に延びるアーム２２、２３の曲率半径Ｒと実質的に平行な中心線６４を有することに留意されたい。

図４に示すのは、軸線２６の周りを囲みかつ環状のスカラップ状エッジ７２を有するガスタービンエンジンリング７０である。スカラップ７４は、レーザショックピーニング処理によって付与された深い圧縮残留応力を有するプレストレスト領域５６内に機械加工される。スカラップ７４は、レーザショックピーニング処理後にリング内に機械加工される。スカラップ７４は、リング７０の曲率半径Ｒと実質的に平行な中心線６４を備えた円形又は湾曲部分７８を有することに留意されたい。孔９及びスカラップ７４は、湾曲シャープエッジ８０を有する。これらのシャープエッジは、それらがレーザショックピーニング処理後にプレストレスト領域５６内に機械加工されるので、より強力かつ堅牢であり、またより大きな耐サイクル疲労性を有する。これらの特徴形状部を機械加工するのに先立つレーザショックピーニング処理は、機械加工中並びにエンジン運転中つまり振動中における特徴形状部に対する損傷に抗する又は損傷を防止するのを助ける。壁１１は弓形であることに留意されたい。

物品の一部分に発生する可能性がある疲労故障に抗するために、レーザショックピーニング処理を使用することはよく知られている。これらの特徴形状部の機械加工後に孔をレーザショックピーニング処理することが、幾つかの特許において開示されている。例えば孔９の周りの区域は、エンジン運転中に回転するシャフト８によって生じる遠心力により、大きな引張応力場に曝される。シャフト８もまた、エンジン運転中に生じる振動を受け、また孔９は、高サイクル疲労応力を高めるものとして作用して、それらの周りに付加的な応力集中を発生させる。一般的に、物品の片面又は両面のレーザショックピーニング処理予定表面５４は、レーザショックピーニング処理されて、レーザショックピーニング処理済みパッチ又はレーザショックピーニング処理済み表面５５とプレストレスト領域５６とを生成し、このプレストレスト領域５６は、レーザショックピーニング処理（ＬＳＰ）法によって付与されたかつレーザショックピーニング処理済み表面５５から物品内に延びる深い圧縮残留応力を有する。

過去においては、孔を含む区域及び領域は、孔のような特徴形状部を物品内に機械加工した後にレーザショックピーニング処理される。本発明者は、このことが特徴形状部を変形させるおそれのあること、また特に孔への入口に見られるエッジのようなシャープエッジを変形させるおそれのあることを見出した。そのような特徴形状部のシャープエッジはまた、レーザショックピーニング処理による層剥離を受ける可能性がある。例えば、孔の変形は、ＬＳＰ法において固有の残留応力により、真円から外れた、軸線からずれた又はその両方になった孔の形態現れる可能性がある。従って、表面不規則性が生じて、例えば表面輪郭公差及び表面仕上げなどの表面完全性に悪影響を及ぼす可能性がある。

低下した表面完全性は、おそらくＬＳＰ後の再加工を必要とすることになるであろう。当然のことながらＬＳＰは、その圧縮残留応力により表面に対して耐疲労特性を与えるが、孔又は例えばスカラップのようなその他の特徴形状部の周りのエッジを丸味付けすることが予測され（従来のショットピーニング処理の場合には必ず発生していたように）、事実上このことが、特徴形状部の寿命にとって有害なものになる。表面仕上げ／輪郭付け不足によりまた、例えばボルト固定フランジがその一例であるように隣り合う部品の接合に関係した問題が生じることになる。フランジ表面が粗い及び／又は輪郭不良である場合には、ボルトヘッドは、フランジ面上に直角に着座しないことになり、従ってボルト、フランジ又はその両方などの屈曲を引き起こすことになる。ＬＳＰ後にボルト孔及び座ぐりを機械加工することにより、依然としてＬＳＰによる利点を受けながら、関心対象の特徴形状部が所望通りになりことが保証されることになる。

特徴形状部及びそれらのシャープエッジの変形を回避するためにまた特徴形状部の再加工を回避するために、孔及びその他の特徴形状部、特にシャープエッジを有する特徴形状部を形成する上記の方法が開発された。図５のフロー図に示す本方法は、最初にレーザショックピーニング処理予定表面５４の少なくとも1つ上にわたって物品１２の少なくとも一部分をレーザショックピーニング処理するステップを含む。このステップは、レーザショックピーニング処理によって付与された深い圧縮残留応力を有しかつ該レーザショックピーニング処理によって形成されたレーザショックピーニング処理済み表面５５から物品内に延びるプレストレスト領域５６を形成する。本方法はさらに、レーザショックピーニング処理後に、上記のドレーン孔9及びスカラップ７４によって例示した特徴形状部を物品内に機械加工するステップを含む。

図５のフロー図に示す方法は、第1の、レーザショックピーニング処理するステップと、その後の、レーザショックピーニング処理によって付与された深い圧縮残留応力を有するプレストレスト領域５６内に特徴形状部を機械加工するステップとして要約することができる。レーザショックピーニング処理後に特徴形状部を機械加工する本方法は、現存する特徴形状部をＬＳＰしようと試みるよりも生産性を高めることができる。その理由は、製造中にレーザを発射して孔を通して対向するビームと衝突させるようにする（ここでは、両面処理の場合と仮定して）には孔を外さないことが望ましいことによる。このことは、レーザショックピーニング処理ステップ後に孔又は特徴形状部を機械加工する場合には問題ではなく、特徴形状部を機械加工した後にレーザショックピーニング処理するのと比較して、プログラム作成時間及びマスキング時間を短縮する。

図１及び図２に示すドレーン孔9並びに図３に示すスカラップ７４は、機械加工された特徴形状部を例示しており、この特徴形状部は、レーザショックピーニング処理済みパッチ又はレーザショックピーニング処理済み表面５５の形成後に、レーザショックピーニング処理によって付与されまた物品内に延びかつここに示すようにレーザショックピーニング処理済み表面５５から物品を完全に貫通して延びる深い圧縮残留応力を有するプレストレスト領域５６を備えた物品のレーザショックピーニング処理済み領域内に機械加工される。

図６に示すのは、図１及び図２に示すシャフト８の壁１１のセクションとして例示した物品をレーザショックピーニング処理するために使用するレーザショックピーニング処理システム１０の概略図である。壁１１のセクションは、レーザショックピーニング処理されてレーザショックピーニング処理済み表面５５を形成することになるレーザショックピーニング処理予定表面５４を備えた状態で示している。レーザショックピーニング処理システム１０は、発振器３３及び前置増幅器４７を有する発生器３１と、事前増幅したレーザビームを２つのビーム光伝送回路１００及び光学装置３５内に送給するビーム分割器とを含み、２つのビーム光伝送回路１００及び光学装置３５は、対向する方向に向うレーザビーム２を伝送しかつ半径方向内面及び外面４６、４８上に同時に集束（焦点合わせ）させる。シャフト８は、コンピュータ数値制御装置によって制御された５軸コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マニピュレータのようなマニピュレータに装着された治具内に取付けることができる。マニピュレータ及びＣＮＣ制御装置を使用して、「オンザフライ」でレーザショックピーニング処理行うようにシャフト８を連続的に移動させかつ位置決めすることができる。ロボットも使用することができる。レーザショックピーニング処理は、アブレーティブ媒体としてペイント又はテープを使用して多数な様々な方法で行うことができる（具体的には、「アブレーティブテープ被覆レーザショックピーニング処理法」という名称の米国特許第５，６７４，３２９号を参照されたい）。

レーザショックピーニング処理対象表面５４を覆う透明拘束媒体は、給水管１９の端部における水ノズル２０によって供給される流水２１のカーテンによって供給される。流水２１のカーテンは、本明細書に示したこの例示的な実施形態に特有のものであるが、その他のタイプの拘束媒体も使用することができる。本明細書に示したレーザショックピーニング処理システム１０は、発振器３３及び前置増幅器４７を有する発生器３１内とビーム分割器４３とを備えたレーザビーム装着を含み、ビーム分割器４３は、事前増幅したレーザビームをそれぞれ第１及び第２の増幅器３９、４１を有する２つのビーム光伝送回路１００と、レーザビーム２を伝送してレーザショックピーニング処理対象表面５４上に集束させる光学素子とを備えた光学装置３５内とに送給する。レーザ制御装置が使用して、レーザビーム装置を調整しかつ発射させて、レーザビーム２を制御した状態で裸のレーザショックピーニング処理対象表面５４上に当てる。特に何時レーザビーム２を発射するかに関してレーザ制御装置の動作を制御するために、ＣＮＣ制御装置を使用することができる。

レーザショックピーニング処理によって生じた圧縮プレストレスト領域５６内の深い圧縮残留応力は一般的に、約５０〜１５０ＫＰＳＩ（キロポンド／平方インチ）であり、レーザショックピーニング処理済み表面５５から壁１１内に約２０〜５０ミルの深さまで延びる。レーザショックピーニング誘起の深い圧縮残留応力は、レーザショックピーニング処理対象表面５４に対してプラス又はマイナス数ミルだけ焦点をずらした高エネルギーレーザビーム２を繰り返し発射することにより生成される。レーザビーム２は一般的に、ギガワット／ｃｍ^２の大きさのオーダのピーク出力密度を有し、またレーザショックピーニング処理対象表面５４を覆って流れる流水２１又はその他の流体のカーテン或いはその他の透明拘束媒体を介して照射される。レーザショックピーニング処理対象表面５４は、裸とすることができ、或いは本明細書に示したようにペイント又は粘着テープのようなアブレーティブ皮膜５９で被覆して、米国特許第５，６７４，３２９号及び米国特許第５，６７４，３２８号に開示されているように被覆表面を形成することもできる。皮膜５９は、流水２１のカーテンなどの流体カーテンのような透明拘束媒体がその上に置かれるアブレーティブ媒体を形成する。レーザショックピーニング処理中には、水ノズル２０によって供給される流水２１のカーテンを介してレーザショックピーニング処理対象表面５４上に静止レーザビーム２を照射しながら、物品１２を移動させる。レーザショックピーニング処理法は、レーザショックピーニング処理対象表面５４上に、重なり合ったレーザショックピーニング処理済み円形スポット又はその他の形状のスポット５８によるレーザショックピーニング処理済み表面５５を形成するために使用される。

被覆又は裸の金属表面１４は、アブレーションされてプラズマを発生し、このプラズマが、その材料の表面上に衝撃波を生じさせる。これらの衝撃波は、本明細書では流水２１のカーテンとして示した透明拘束媒体又は拘束層によってレーザショックピーニング処理対象表面５４に向け直されて、レーザショックピーニング処理対象表面５４下方の材料内に移動性衝撃波（圧力波）を発生させる。これらの衝撃波の振幅及び量により、圧縮応力の深さ及び強さが決まる。本明細書に示した例示的なレーザショックピーニング処理法は、壁１１の内面及び外面４６、４８で示した物品の対向する面を同時にレーザショックピーニング処理する。本方法はまた、両面レーザショックピーニング処理法とも呼ばれる。片面レーザショックピーニング処理法もまた、一度に物品の片面だけをレーザショックピーニング処理するように使用することができる。圧縮プレストレスト領域５６は、物品の片面だけをレーザショックピーニング処理することによって薄い物品又は壁内に完全に形成して、該圧縮プレストレスト領域が物品又は壁の対向する面間で完全に延びるようにすることができる。本明細書に開示した特徴形状部を機械加工する方法はまた、物品又は壁を完全には貫通しない特徴形状部のために使用することもできる。ここでもまた、そのような特徴形状部は、レーザショックピーニング処理（ＬＳＰ）法によって付与されて物品内に延びるが、必ずしも物品又は壁を完全には貫通しない深い圧縮残留応力を有するプレストレスト領域５６内に機械加工される。

例示的な方法で本発明を説明してきた。使用した用語は、限定ではなくて説明の用語の性質のものであることをいとしていることを理解されたい。本明細書には、本発明の好ましくかつ例示的な実施形態であると考えられるものについて説明してきたが、本発明のその他の変更が、本明細書の教示から当業者には明らかになる筈であり、従って、全てのそのような変更は本発明の技術思想及び技術的範囲内に包含されるものとして特許請求の範囲で保護されることが望まれる。

従って、本特許によって保護されることを望むものは、特許請求の範囲に記載しかつ特定した発明である。

レーザショックピーニング処理済み領域内に機械加工された特徴形状部を有する物品を例示している、ドレーン孔を備えたガスタービンエンジンシャフトの斜視図。それを貫通してドリル加工された孔を備えた、図１に示す物品のレーザショックピーニング処理済み領域の断面図。レーザショックピーニング処理済み領域内に機械加工された特徴形状部を有する物品を例示している、ドレーン孔を備えたガスタービンエンジンディスクアームの断面図。そのレーザショックピーニング処理済み領域内に機械加工されたスカラップを備えたガスタービンエンジンリングの断面図。レーザショックピーニング処理済み領域内に特徴形状部を機械加工するのに先立つレーザショックピーニング処理を示すフロー図。孔を機械加工するのに先立って、図１に示す物品をレーザショックピーニング処理する概略図。

符号の説明

２レーザビーム
８ガスタービンエンジン環状シャフト
９ドレーン孔
１０レーザショックピーニング処理システム
１１壁
１２物品
１４裸の金属表面
１９給水管
２０水ノズル
２１流水のカーテン
２２前方に延びるアーム
２３後方に延びるアーム
２６軸線
３０タービンディスク組立体
３１発生器
３３発振器
３５光学装置
３９第１の増幅器
４１第２の増幅器
４３ビーム分割器
４６内面
４７前置増幅器
４８外面
５４レーザショックピーニング処理予定表面
５５レーザショックピーニング処理済み表面
５６プレストレスト領域
５８スポット
５９アブレーティブ皮膜
６０外面
６２内面
６４中心線
７０リング
７２スカラップ状エッジ
７４スカラップ
７８円形又は湾曲部分
８０湾曲シャープエッジ
１００光伝送回路
Ｒ曲率半径

Claims

物品（１２）をレーザショックピーニング処理する方法であって、
前記物品（１２）の表面（５４）をレーザショックピーニング処理して、該レーザショックピーニング処理によって付与された前記表面（５４）から前記物品（１２）内に延びる圧縮残留応力を有しかつ該レーザショックピーニング処理によって形成されたレーザショックピーニング処理済み表面（５５）から前記物品（１２）内に延びる少なくとも１つのプレストレスト領域（５６）を形成するステップ
を含み、
前記プレストレスト領域（５６）は、前記物品（１２）の対向する間隔を置いた面（６０、６２）間で完全に延びるよう形成され、
前記方法は、さらに、
前記レーザショックピーニング処理後に、前記プレストレスト領域（５６）において前記物品（１２）を貫通する孔（９）又はスカラップ（７４）を含む特徴形状部（９又は７４）を機械加工するステップを含み、
前記特徴形状部（９又は７４）を機械加工するステップが、前記プレストレスト領域（５６）全体を貫通しまた前記物品（１２）の間隔を置いた外側及び内面（６０、６２）間でかつ該外側及び内面を貫通して完全に延びる特徴形状部（９又は７４）を機械加工することにより実施される
ことを特徴とする方法。
前記レーザショックピーニング処理するステップが、前記対向する間隔を置いた面（６０、６２）を同時にレーザショックピーニング処理して前記両面間に前記プレストレスト領域（５６）を形成する
ことをさらに特徴とする、請求項１記載の方法。