АНИЗОТРОПИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩАЯ ПРИ ЛАЗЕРНО-УДАРНО-ВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКЕ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Д16, И ПУТИ ЕЕ УМЕНЬШЕНИЯ

摘要

Лазерно-ударно-волновая обработка является инновационной технологией упрочнения материалов и рассматривается как альтернатива к известному дробеструйному упрочнению. В статье исследуется алюминиевый сплав Д16 (зарубежный аналог - сплав Al 2024-T351). Технология основана на возникновение сжимающих остаточных напряжений в приповерхностных слоях обрабатываемых металлических сплавов с целью повышения их усталостной прочности, а также коррозионной износостойкости. Поскольку лазерные импульсы, генерируемые высокоинтенсивными лазерными комплексами, покрывают лишь небольшую площадь обрабатываемой поверхности, обычно обработка происходит путем перекрытия лазерных пятен. Чтобы полностью охватить обрабатываемую поверхность, сканирование поверхности происходит по зигзагообразной схеме. Такое зигзагообразное сканирование самое простое и легко осуществимое, но оно имеет один существенный побочный эффект - возникшие остаточные напряжения обладают явно выраженной анизотропией. Цель настоящей статьи - разработка численной модели, позволявшей описать и объяснить влияние направления сканирования на тензор остаточных напряжений. В качестве эффективного решения снижения вышеупомянутой анизотропии остаточных напряжений предлагается применение сканирования поверхностей по случайной схеме вместо традиционной зигзагообразной. В качестве второго способа снижения анизотропии остаточных напряжений предлагается использование криогенной лазерно-ударно-волновой обработки. Показано, что криогенная температура во время процесса криогенной лазерно-ударно-волновой обработки может существенно увеличить плотность дислокаций, что способствует дальнейшему измельчению зерна и улучшению механических свойств алюминиевого сплава Д16, а также эффективному устранению анизотропию остаточных напряжений.