Отчёт по практике: Отчет по практике (Лазерная ударная обработка)

Введение
Лазерная ударная обработка (ЛУО) является одним из перспективных и широко используемых методов поверхностного упрочнения. Эта технология, впервые описанная в 60-х, начале 70-х годов, представляет собой холодный процесс при котором интенсивное лазерное излучение падает на поверхность и служит причиной образования ударных волн. Эксперименты по воздействию импульсного излучения на материалы впервые проводились в Институте Баттеля в период с 1968 по 1981 гг. Исследования велись на алюминиевых сплавах и сталях для аэрокосмических применений. Процесс нашел применение в промышленности через два основных патента, зарегистрированных в США в 1973 и в 1983 г.
Лазерная ударная обработка – это механический процесс в котором под воздействием лазерных импульсов генерируются ударные волны, распространяющиеся под поверхностью материала. Эти волны создают сжимающие напряжения максимальные на поверхности и уменьшающиеся вглубь материала. Методика проведения лазерного ударного упрочнения следующая: обрабатываемую поверхность покрывают непрозрачным для лазерного излучения слоем с низкой температурой испарения: черной краской, металлической фольгой или лентой. Поглощающий слой предотвращает плавление и абляцию мишени, за счет чего достигается высокое качество поверхности. Без этого слоя преобразование энергии от давления к ударных волнам не может производиться эффективно. Поверх него находится прозрачный слой, роль которого наиболее часто выполняет вода. Энергия лазерного импульса поглощается непрозрачным слоем, что приводит к его нагреву, испарению и формированию высокотемпературной плазмы, ограниченной с одной стороной поверхностью материала, а с другой – прозрачным слоем, сдерживающем распространение температуры плазмы. Вследствие ограниченности объема, давление газа резко возрастает до высоких значений (более 2 ГПа) и проходит в металл, создавая в нем ударную волну, которая приводит к появлению в материале сжимающих напряжений. Если эти напряжения превосходят упругий предел Гюгонио, то материал пластически деформируется. Пластическая деформация приводит к значительному увеличению и движению дислокаций, что оказывает влияние на микроструктуру и свойства материала. Увеличение ударных сил приводит к увеличению глубины пластических деформаций. Непрозрачный слой служит защитой от прямого контакта поверхности образца с лазерно-индуцированной плазмой, а также помогает согласовать свойства поверхности для взаимодействия с лазерным излучением, вне зависимости от фактических свойств образца. Прямое взаимодействие поверхности образца с плазмой ведет в большинстве случаев к образованию расплава металла на поверхности. Из вышесказанного очевидно, что процесс лазерной ударной обработки является не термическим процессом, так как не происходит нагрева поверхности материала и вода используется в нем для ограничения распространения плазмы, а не для охлаждения поверхности.