Снижение растягивающих остаточных напряжений в сварных соединениях алюминиевых сплавов методом лазерной ударной обработки

摘要

Рассмотрен метод ударной лазерной обработки для снижения растягивающих остаточных напряжений в сварных соединениях алюминиевых сплавов. Метод заключается в воздействии на поверхность материала мощными короткими импульсами лазерного излучения. В работе использован твердотельный лазер Solar LQ 829 с длиной волны 532 нм. Для передачи импульса материалу на обрабатываемую поверхность наносят поглощающее покрытие, которое необходимо для увеличения эффективности абляции и защиты поверхности от оплавления. Выбор материала покрытия зависит от материала подложки, плотности и скорости звука, которые могут создать эффект акустического импеданса. Над поглощающим покрытием должна находиться прозрачная среда с высоким значением акустического импеданса, необходимая для перенаправления энергии ударной волны. Условия, при которых происходит лазерная абляция, приводят к высокой степени направленности воздействия, что и является основной причиной большей глубины наклепа. Проведены анализ и эксперименты по выбору поглощающих материалов и сдерживающей среды. Установлено, что наилучшие результаты на основе измерения микротвердости достигаются при использовании в качестве поглощающего материала алюминиевой фольги, приклеиваемой к обрабатываемой поверхности при помощи гибкой клейкой ленты и воды в качестве сдерживающей среды. Проведена ударная лазерная обработка сварных соединений алюминиевого сплава АМгб, позволившая изменить возникающие после сварки растягивающие напряжения на сжимающие с величиной в 3-4 раза большей, чем до обработки, что благоприятно влияет на механические свойства.