Исчерпание конструктивных способов увеличения срока службы деталей привело к созданию новых методов обработки материалов, позволяющих улучшить их свойства. Наряду с традиционными методами поверхностной обработки метод лазерного ударного упрочнения имеет ряд преимуществ: отсутствие глобального термического воздействия, возможность локальной обработки деталей сложной геометрии, малое время обработки.
На базе ИМСС УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН) была собрана установка для лазерного ударного упрочнения, включающая в себя твердотельный Nd:YAG лазер Beamtech SGR-Extra-10 и роботизированный шестиосевой манипулятор STEP SR50. Важную роль в контексте улучшения усталостных свойств материалов при использовании технологии лазерного ударного упрочнения играют характеристики лазерного воздействия и схема обработки.
Основным итогом первого этапа работы стало определение оптимальных параметров лазерного воздействия и схемы проходов лазерного луча для обработки заготовки из титанового сплава Вт6 с концентратором напряжений в форме круглого выреза.
Усталостные испытания обработанных заготовок показали, что предложенный режим обработки позволяет значительно увеличить количество циклов нагружения до разрушения заготовки данной геометрии. Это связано с оптимальной конфигурацией поля остаточных напряжений, создаваемых лазерным ударом в концентраторе. Численное моделирование процесса лазерной ударной обработки визуализировало поля остаточных напряжений, сдерживающих зарождение и распространение дефектов.
Благодаря полученным результатам ИМСС УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН) вошел в качестве исполнителя вместе с ведущими промышленными предприятиями и исследовательскими институтами авиастроительной отрасли (филиал АО «ОДК», АО «НИИД», ОКБ им. А.М. Люльки - филиал ПАО «ОДК-УМПО», АО «ОДК-Авиадвигатель», ФГБОУ ВО «МАИ», ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова», "ЛМЗ" филиал ПАО "ОДК-УМПО", АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ») в дорожную карту АО «Объединённая двигателестроительная компания», направленную на освоение технологии упрочнения авиационных деталей лазерным ударом.
На следующем этапе работы над проектом ученые планируют оценить тепловые и акустико-эмиссионные особенности развития трещины в поле наведенных остаточных напряжений и разработать способ замедления распространения уже существующей трещины (“залечивание” детали) с помощью метода лазерного ударного упрочнения.
