Email this article 
Особенности распределения остаточных напряжений и шероховатости, остающихся в материалах после лазерного ударного упрочнения
- Authors: Sakhvadze G.Z.1
-
Affiliations:
- A. A. Blagonravov Institute of Machine Science RAS
- Issue: No 4 (2025)
- Pages: 50-59
- Section: НАДЕЖНОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ
- URL: https://journal-vniispk.ru/0235-7119/article/view/307481
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0235711925040089
- EDN: https://elibrary.ru/gpbmda
- ID: 307481
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
В настоящей статье разработана аналитическая модель, с помощью которой определяются остаточные напряжения, возникающие в материалах при воздействии многократных лазерных импульсов и шероховатость поверхности. Изучается влияние различных параметров технологии лазерного ударного упрочнения на величину остаточных напряжений, глубину их залегания и шероховатость поверхности для алюминиевого сплава В95. Установлено, что с увеличением плотности мощности лазерного излучения величина сжимающих остаточных напряжений и глубина их залегания растут, однако шероховатость поверхности при этом увеличивается. Показано, что с увеличением радиуса лазерного луча глубина залегания остаточных напряжений существенно увеличивается. Повышение коэффициента перекрытия приводит к увеличению величины остаточных напряжений, однако глубина сжимающих напряжений при этом практически не изменяется. Установлено, что при планировании экспериментов путем регулирования параметров лазерного ударного упрочнения всегда можно достичь максимально глубоких слоев сжимающих остаточных напряжений и меньшей шероховатости поверхности одновременно.
About the authors
G. Zh. Sakhvadze
A. A. Blagonravov Institute of Machine Science RAS
Email: sakhvadze@mail.ru
Moscow, Russia
References
- BikdelooR., Farrahi G., Mehmanparast A. еt al.Multiple laser shockpeening effects on residual stress distribution and fatigue crack growthbehaviour of 316L stainless steel //Theor. Appl. Fract. Mech.2020. V. 105. P. 102429.
- Zhao J., Pan X., Li J.et al.Laser shock peened Ti-6Al-4 V alloy: experiments andmodeling //Int. J. Mech. Sci. 2022. V. 213. P. 106874.
- Sakhvadze G. Zh., Sakhvadze G. G. Simulation of nanoparticleimplantation into a material using a laser shock wave //J. of Mach. Manuf. and Reliab. 2024. V. 53. № 6. P. 609–616.
- Hfaiedh N., Peyre P., Song H. еt al.Finite element analysis of laser shock peening of 2050-T8 aluminum alloy //Int. J. Fatigue. 2015.V. 70. P. 480–489.
- Сахвадзе Г. Ж. Аналитическая модель определенияостаточных напряжений, возникающих при обработке материалов по технологии лазерного ударногоупрочнения //Проблемы машиностроения и автоматизации. 2025. № 1. С. 30–37.
- Fabbro R., Fournier J., Ballard P. еt al.Physical study of laser-produced plasma in confined geometry //J. Appl. Phys. 1990. V. 68. P. 775–784.
- Antoine J., Visa C.,Sauvey C. еt al.Approximate analytical model for Hertzian ellipticalcontact problems //J. Tribol. 2006. V. 128. P. 660–664.
- Teimouri R., Amini S., Guagliano M. Analytical modeling of ultrasonic surface burnishing process:evaluation of residual stress field distribution and strip deflection //Mater. Sci. Eng. A. 2019. V. 747. P. 208–224.
- SunR., Li L., Zhu Y. et al.Microstructure, residual stressand tensile properties control of wire-arc additive manufactured 2319 aluminumalloy with laser shock peening //J. Alloys Compd. 2018.V. 747. P. 255–265.
- Kolasangiani K., Farhangdoost K., Shariati M. еtal.Ratcheting assessment of notched steel samples subjected to asymmetricloading cycles through coupled kinematic hardening-Neuber rules //Int. J. Mech. Sci. 2018. V. 144. P. 24–32.
- Махутов Н. А.,Резников Д. О. Методы оценки напряженно-деформированного состояния в зонах конструктивнойконцентрации при штатных и аварийных режимах нагружения //Проблемы безопасностии чрезвычайных ситуаций. 2018. № 4. С. 3–27.
- Zhang M., LiuZ., Deng J. еt al.Optimum design of compressive residualstress field caused by ultrasonic surface rolling with a mathematicalmodel //Appl. Math. Model. 2019. V. 76. P. 800–831.
- Xu G., Luo K., Dai F. еt al.Effects of scanning path and overlappingrate on residual stress of 316L stainless steel blade subjectedto massive laser shock peening treatment with square spots //Appl. Surf. Sci. 2019. V. 481. P. 1053–1063.
- ZhangM., Deng J., Liu Z. еt al.Investigation into contributionsof static and dynamic loads to compressive residual stress fieldscaused by ultrasonic surface rolling //Int. J. Mech. Sci.2019. V. 163. P. 105144.
- Miao H., Larose S., Perron C.еt al.An analytical approach to relate shot peening parametersto Almen intensity //Surf. Coat Technol. 2010. V. 205.P. 2055–2066.
- Zhang H., Cai Z., Guo W. et al.Experimental and numerical studies of fatigue behavior of Ti6Al4V alloy treated by laser shockpeening //Surf. Coat Technol. 2022. V. 441. P. 128524.
- SherafatniaK., Farrahi G., Mahmoudi A. Effect of initial surface treatmenton shot peening residual stress field: analytical approach with experimentalverification //Int. J. Mech. Sci. 2018. V. 137. P. 171–181.
- Zhao J., Dong Y., Ye C. Optimization of residualstresses generated by ultrasonic nanocrystalline surface modification through analytical modelingand data-driven prediction //Int. J. Mech. Sci. 2021. V.197. P. 106307.
Supplementary files
