PL192741B1 - Wyrób przekuwany uderzeniem lasera i sposób przekuwania wyrobu uderzeniem laserowym - Google Patents

Abstract

1. Wyrób przekuwany uderzeniem lasera, znamienny tym, ze zawiera pierwsz a i drug a cz esc (152, 153) powierzchni przekuwanych uderzeniem lasera z pierwsz a i drug a stref a (156, 1 maj acymi g lebokie szcz atkowe napr ezenia sciska- j ace wnikaj acymi w wyrób (108) odpowiednio z pierwszej i drugiej cz esci (152, 153) powierzchni, przekuwanej uderze- niem lasera, przy czym pierwsze i drugie czesci (152, 153) powierzchni zawieraj a pary (88) jednocze snie przekuwanych uderzeniem lasera pierwszych i drugich miejsc (158, 159) przekuwanych uderzeniem laserowym (LSP) i ka zda para jednocze snie przekuwanych uderzeniem lasera pierwszych i drugich miejsc (158, 159) jest oddalona od siebie wzd lu znie (LD) i przesuni eta poprzecznie o d lugo sc (OS). 6. Sposób przekuwania wyrobu uderzeniem laserowym, znamienny tym, ze najpierw celuje si e, a nast epnie jednocze- snie generuje si e pierwsz a i drug a wi azk e laserow a (102, 103) o wystarczaj acej mocy do odparowania materia lu pierwszej i drugiej cz esci (152, 153) powierzchni wyrobu (108) dla utwo- rzenia pierwszej i drugiej strefy (156, 1 maj acych g lebokie szcz atkowe napr ezenia sciskaj ace wnikaj ace w wyrób (108) odpowiednio z pierwszej i drugiej cz esci (152, 153) powierzch- ni, przekuwanej uderzeniem lasera, przy czym celowanie obej- muje celowanie pierwszej i drugiej wi azki laserowej (102, 103) tak, ze pierwsza i druga linia srodkowa (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wi azki laserowej (102, 103) uderzaj a w pierwsz a i drug a cz esc (152, 153) powierzchni w pierwszym . . . . . . . . . . PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przekuwanie uderzeniem laserowym, a dokładniej, sposoby jednoczesnego przekuwania uderzeniem laserowym przeciwnych stron wyrobu przy użyciu przesuniętych wiązek laserowych i wyroby mające jednocześnie przekute uderzeniem laserowym miejsca, z przesuniętymi środkami na przeciwnych stronach wyrobu.

Przekuwanie uderzeniem laserowym lub obrabianie uderzeniem laserowym, jak to jest także określane, jest procesem dla wytwarzania obszaru głębokich szczątkowych naprężeń ściskających nadanych obszarowi powierzchni artykułu przez przekuwanie uderzeniem laserowym. Przekuwanie uderzeniem laserowym typowo wykorzystuje jeden lub więcej impulsów promieniowania z laserów impulsowych dużej mocy, dla wytworzenia silnej fali uderzeniowej na powierzchni artykułu, podobnie jak w sposobach ujawnionych w patencie USA nr 3,850,698 zatytułowanym Zmiana Właściwości Materiału; patencie USA nr 4,401,477 zatytułowanym Obróbka Uderzeniem Lasera; i patencie USA nr 5,131,957 zatytułowanym Właściwości Materiału. Przekuwanie uderzeniem laserowym, jak jest rozumiane w tej dziedzinie techniki i jak jest stosowane tutaj, oznacza stosowanie impulsowej wiązki laserowej ze źródła wiązki laserowej dla wytworzenia silnej, zlokalizowanej siły ściskającej na części powierzchni, przez wytworzenie siły wybuchowej w punkcie uderzenia wiązki laserowej przez momentalną ablację lub odparowanie cienkiej warstwy tej powierzchni lub powłoki (takiej jak taśma lub farba) na tej powierzchni, która tworzy plazmę.

Przekuwanie uderzeniem laserowym jest opracowywane dla wielu zastosowań w zakresie gazowych silników turbinowych, niektóre z nich są ujawnione w następujących patentach USA: 5,756,965 zatytułowanym Przekuwanie uderzeniem laserowym w przelocie; 5,591,009 zatytułowanym Przekuwane uderzeniem lasera krawędzie łopatek wirnika gazowego silnika turbinowego; 5,531,570 zatytułowanym Kontrola odkształcenia dla łopatek wirnika sprężarki gazowego silnika turbinowego przekuwanych uderzeniem lasera; 5,492,447 zatytułowanym Przekuwany uderzeniem lasera element wirnika urządzeń turbinowych; 5,674,329 zatytułowanym Przekuwanie uderzeniem laserowym przy pokryciu taśmą lepką ; i 5,674,328 zatytułowanym Przekuwanie uderzeniem laserowym przy pokryciu taśmą suchą, które wszystkie są zgłoszone przez Zgłaszającego.

Przekuwanie laserowe jest stosowane do tworzenia warstwy ochronnej naprężonej ściskająco, na zewnętrznej powierzchni wyrobu, która jak wiadomo znacznie zwiększa odporność wyrobu na uszkodzenia zmęczeniowe jak ujawniono patencie USA nr 4,937,421 zatytułowanym Przekuwanie laserowe, System i Sposób. Te sposoby typowo wykorzystują kurtynę wodną spływającą po wyrobie lub pewne inne sposoby dla utworzenia ośrodka ograniczającego plazmę. Ten ośrodek pozwala na to, że plazma gwałtownie osiąga ciśnienie fali uderzeniowej, które wytwarza odkształcenie plastyczne i związane charakterystyki szczątkowych napręże ń ściskających które tworzą wynik określany mianem LSP. Kurtyna wodna wytwarza ośrodek ograniczający, dla ograniczenia i zmiany kierunku wytwarzanych w procesie fal uderzeniowych, do masy materiału elementu poddawanego LSP'D, dla utworzenia korzystnych szczątkowych naprężeń ściskających.

Impuls ciśnienia raptownie rozprzestrzeniającej się plazmy przekazuje biegnącą falę uderzeniową do elementu. Ta ściskająca fala uderzeniowa wywołana impulsem laserowym powoduje głębokie plastyczne naprężenia ściskające w elemencie. Te plastyczne naprężenia wytwarzają odpowiednie naprężenia szczątkowe dynamicznych modułów materiału. Dwustronne jednoczesne przekuwanie uderzeniem laserowym zawiera jednoczesne uderzenie dwóch stron wyrobu przez dwie wiązki laserowe, aby zwiększyć szczątkowe naprężenia ściskające w materiale. Wiązki laserowe są typowo zrównoważone, aby zminimalizować odkształcenie materiału. Wstępne fale ściskające przechodzą przez materiał z każdej ze stron i są odbijane wstecz od powierzchni rozdziału dwóch początkowych fal ściskających. Fale odbite zmieniają się w fale naprężenia. Połączone naprężenie rozciągające fal odbitych, gdy odbite fale naprężenia z obu stron spotykają się po środku w tym samym kierunku osiowym, może być większe niż naprężenie, które może wytrzymać materiał i może być zainicjowane pęknięcie w płaszczyźnie środkowej, gdzie spotykają się dwie fale uderzeniowe.

Inną właściwością LSP, która ogranicza jego skuteczność technologiczną jest tworzenie szkodliwych uwolnionych fal, które tworzą naprężenia rozciągające. Uwolnione fale mogą tworzyć samorzutnie następujące czoło ściskające lub mogą powstawać przy odbiciu od powierzchni o niedopasowanej impedancji, takiej jak zewnętrzna powierzchnia elementu poddawanego przekuwaniu uderzeniem lasera. Gdy wielokrotne uwolnione fale rozchodzą się jednocześnie w elemencie, mogą się one dodawać w sposób określany jako superpozycja. Ta superpozycja fal rozciągających może zmniejszyć

PL 192 741 B1 skuteczność korzystnych naprężeń ściskających lub może nawet spowodować rozciągnięte pękniecie w elemencie.

Ta superpozycja dwóch współosiowych przestrzennie fal zmniejsza korzystne efekty, które mogą być mierzone za pomocą próby HCF.

Tak więc jest wysoce pożądane posiadanie procesu i wytwarzanie wyrobu, który jest jednocześnie przekuwany uderzeniem lasera z dwóch przeciwnych stron i wyeliminowanie pęknięć w płaszczyźnie środkowej przez obniżenie połączonych naprężeń rozciągających fal odbitych poniżej dopuszczalnego naprężenia rozciągającego materiału. Jest także wysoce pożądane wyeliminowanie lub zmniejszenie strat zysków HCF lub skuteczności korzystnych naprężeń ściskających przekuwania uderzeniem laserowym spowodowanych superpozycją fal rozciągających.

Wyrób przekuwany uderzeniem lasera według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma przekuwaną uderzeniem lasera pierwszą i drugą część powierzchni z pierwszym i drugim obszarem mającym głębokie szczątkowe naprężenia ściskające wchodzące w wyrób z pierwszej i drugiej przekutej uderzeniem lasera odpowiedniej części powierzchni, gdzie pierwsza i druga część powierzchni zawiera pary jednocześnie przekuwanych uderzeniem lasera pierwszych i drugich miejsc przekuwanych uderzeniem laserowym, a każda para miejsc jednocześnie przekuwanych uderzeniem lasera pierwszych i drugich miejsc jest oddalona od siebie wzdłużnie i przesunięta od siebie poprzecznie. W jednym przykładzie wykonania wynalazku, para jednocześnie przekuwanych uderzeniem lasera pierwszych i drugich miejsc jest zasadniczo równoległa. W jeszcze innym przykładzie wykonania wynalazku, pierwsza i druga część powierzchni wyrobu zawiera pierwszy i drugi wzór mający zachodzące na siebie sąsiednie rzędy zachodzących na siebie odpowiednio sąsiednich pierwszych i drugich miejsc.

Sposób przekuwania wyrobu uderzeniem laserowym obejmuje celowanie i następnie jednoczesne wygenerowanie pierwszej i drugiej wiązki laserowej o mocy wystarczającej do odparowania materiału na oddalonych od siebie wzdłużnie pierwszej i drugiej części powierzchni wyrobu, dla utworzenia pierwszego i drugiego obszaru mającego szczątkowe naprężenia ściskające wnikające w wyrób z odpowiednio pierwszej i drugiej części powierzchni przekuwanej uderzeniem lasera. W jednym przykładzie wykonania wynalazku, pierwsza i druga wiązka laserowa są tak wycelowane, że pierwsza i druga linia środkowa pierwszej i drugiej wią zki laserowej wchodzi w pierwszą i drugą część powierzchni w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, przez które przechodzą równolegle pierwsza i druga osie, które są zasadniczo prostopadłe do pierwszej i drugiej części powierzchni w pierwszym i drugim punktach środkowych wiązki laserowej, tak że pierwsza i druga osie są przesunięte. W pierwszym szczególnym przykładzie wykonania wynalazku, pierwsza i druga wiązka laserowa są tak wycelowane, że pierwsza i druga linia środkowa przecinają się i są ułożone pod kątem w stosunku do siebie. W drugim szczególnym przykł adzie wykonania wynalazku, pierwsza i druga wiązka laserowa i pierwsza i druga linia środkowa są równoległe i przesunięte w stosunku do siebie.

W innym szczególnym przykładzie wykonania wynalazku, wiązki laserowe są wycelowane i wygenerowane w taki sposób, aby utworzyć pierwszy i drugi wzór na pierwszej i drugiej części powierzchni wyrobu, mający zachodzące na siebie sąsiednie rzędy zachodzących na siebie odpowiednio sąsiednich pierwszych i drugich miejsc. Wzory są tworzone przez ciągły ruch wyrobu, przy utrzymywaniu stabilnej i cią gle generowanej wią zki laserowej o powtarzalnych impulsach, przy stosunkowo stałych okresach pomiędzy impulsami, gdzie części powierzchni są przekuwane uderzeniem lasera przy użyciu zbiorów sekwencji, i gdzie każda sekwencja zawiera ciągle generowane wiązki laserowe na powierzchnie, tak że każda z części powierzchni przyległych miejsc przekuwanych uderzeniem lasera jest uderzana w innych sekwencjach w zbiorach. Inny szczególny przykład wykonania wynalazku zawiera pokrycie powierzchni części pokryciem ablacyjnym przed i pomiędzy sekwencjami w zbiorze.

W jeszcze innym przykładzie wykonania wynalazku, wyrobem jest łopatka wirnika gazowego silnika turbinowego i pierwszą i drugą częścią powierzchni są odpowiednio strony nadciśnieniowa i podciś nieniowa, pł ata wzdł u ż krawę dzi wlotu p ł ata.

Niniejszy wynalazek ma wiele zalet, a w tym obniżenie kosztu, czasu, robocizny i złożoności realizacji przekuwania uderzeniem laserowym przez zastosowanie nie wywołującego pęknięć dwustronnego jednoczesnego przekuwania uderzeniem laserowym. Niniejszy wynalazek zapewnia sposób dwustronnego jednoczesnego przekuwania uderzeniem laserowym, które eliminuje pęknięcia w płaszczyźnie środkowej przez obniżenie połączonych naprężeń rozciągających fal odbitych poniżej dopuszczalnego naprężenia rozciągającego materiału. Wynalazek zapewnia jednoczesne dwustronne przekuwanie uderzeniem lasera wyrobu bez pęknięć w płaszczyźnie środkowej. Wynalazek ma także tę zaletę, że może być zastosowany do wyeliminowania lub zmniejszenia strat zysków HCF lub sku4

PL 192 741 B1 teczności korzystnych naprężeń ściskających przekuwania uderzeniem laserowym, spowodowanych superpozycją fal rozciągających. Wynalazek jest także użyteczny dla zapewnienia korzystnego efektu HCF przydatności przekuwania uderzeniem lasera wyrobów, a zwłaszcza przekuwania uderzeniem lasera krawędzi wlotu płatów łopatek i skrzydełek gazowych silników turbinowych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia uproszczony widok łopatki gazowego silnika turbinowego zamontowanej w zestawie do przekuwania uderzeniem laserowym, dla przekuwania uderzeniem laserowym w przykładzie wykonania sposobu według wynalazku, fig. 2 przedstawia uproszczony widok przekroju części łopatki pokazujący przesunięte wiązki laserowe i miejsca przekuwane uderzeniem lasera w przykładzie wykonania sposobu według wynalazku, fig. 3 przedstawia w uproszczeniu przesunięcie miejsc przekuwanych uderzeniem lasera, fig. 4 przedstawia w uproszczeniu sposób tworzenia przesunięcia miejsc przekuwanych uderzeniem lasera przy nieco przesuniętych kątowo i zbieżnych wiązkach laserowych, w innym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku, fig. 5 przedstawia widok perspektywiczny łopatki wirnika z fig. 1, fig. 6 przedstawia widok przekroju łopatki wirnika wykonany wzdłuż linii 6-6 z fig. 5, fig. 7 przedstawia uproszczony układ rozkładu miejsc przekuwanych uderzeniem laserowym na obszarze z fig. 5.

Figury 1 i 2 przedstawiają uproszczony widok układu 10 do przekuwania uderzeniem laserowym, który jest stosowany do przekuwania uderzeniem laserowym wyrobów, przykładowo łopatki wirnika 108 gazowego silnika turbinowego mającego płat 134 z obszarem 145, który ma być przekuwany uderzeniem lasera. Łopatka 108 jest zamontowana w uchwycie 15, który jest zamocowany do pięcioosiowego manipulatora 127 sterowanego cyfrowo komputerem (CNC), taki manipulator jest dostępny w handlu np. z firmy Huffman Corporation, mającej biuro pod adresem 1050 Huffman Way, Clover, SC 29710. Pięć osi ruchu jakie są pokazane w przykładowym wykonaniu są konwencjonalnie osiami przesunięć postępowych X, Y, i Z i konwencjonalnymi, odpowiednio pierwszą drugą i trzecią osiami obrotowymi A, B, i C, które są dobrze znane w urządzeniach CNC. Manipulator 127 jest stosowany do ciągłego ruchu i zmiany położenia łopatki dla zapewnienia przekuwania uderzeniem laserowym w przelocie zgodnie z jednym przykładem wykonania wynalazku. Przekuwanie uderzeniem laserowym może być wykonane wieloma różnymi sposobami przy użyciu farby lub taśmy jako ośrodka ablacyjnego (patrz zwłaszcza patent USA nr 5,674,329 zatytułowany Przekuwanie uderzeniem laserowym przy pokryciu taśmą lepką).

Odnosząc się do fig. 5 i 6, łopatka 108 zawiera płat 134 biegnący promieniowo na zewnątrz z podstawy 136 ł opatki do zakoń czenia 138 ł opatki. Ł opatka 108 zawiera sekcję mocują c ą 140 biegnącą promieniowo do wnętrza z podstawy 136 końca wewnętrznego 137 obsady 140. Na końcu wewnętrznym 137 sekcji mocującej 140 znajduje się mocowanie 142 łopatki, które jest połączone z podstawą 136 za pomocą trzonu 144 łopatki. Płat 134 biegnie w kierunku cięciwy pomiędzy krawędzią wlotu LE i krawędzią spływu TE płata. Cięciwa CH płata 134 jest linią pomiędzy krawędzią wlotu LE i krawędzią spływu TE dla każdego przekroju łopatki, jak pokazano na fig. 6. Strona nadciśnieniowa 146 płata 134 jest skierowana w ogólnym kierunku obrotów, jak pokazano strzałką V, a strona podciśnieniowa 148 znajduje się z drugiej strony płata. Linia środkowa ML znajduje się ogólnie po środku pomiędzy dwoma stronami w kierunku cięciwy.

Sekcja 150 krawędzi wlotu łopatki 108 biegnie wzdłuż krawędzi wlotu LE płata 134 z podstawy 136 łopatki do zakończenia 138 łopatki. Sekcja 150 krawędzi wlotu ma wstępnie określoną pierwszą szerokość W, tak że sekcja 150 krawędzi wlotu obejmuje obszar, gdzie są nacięcia 54 (pokazane linią zarysu) i rysy, które mogą się pojawić wzdłuż krawędzi wlotu płata 134 podczas pracy silnika. Płat 134 podlega znacznym naprężeniom rozciągającym wynikającym z działania sił odśrodkowych wytwarzanych przez łopatki 108 obracające się podczas pracy silnika. Płat 134 podlega także drganiom wytwarzanym podczas pracy silnika, a nacięcia i rysy powodują wytwarzanie dodatkowych naprężeń skupionych wokół nich.

Aby przeciwdziałać uszkodzeniom zmęczeniowym części łopatki wzdłuż możliwych linii pęknięć, które mogą się rozwijać i wychodzić z nacięć i rys, tworzy się obszar 145 przekuwany uderzeniem lasera, znajdujący się wzdłuż części krawędzi wlotu LE, gdzie początkowe nacięcia i rysy mogą powodować uszkodzenie łopatki spowodowane zmęczeniem wysokimi obrotami. Przekuwany uderzeniem lasera obszar 145 znajduje się wzdłuż części krawędzi wlotu LE, gdzie określona przykładowo linia uszkodzenia L pierwszego rodzaju może się zaczynać na łopatce wentylatora lub sprężarki. W przekuwanym uderzeniem lasera obszarze 145, co najmniej jedna, a korzystnie obie strony, strona nadciśnieniowa 146 i strona podciśnieniowa 148 są jednocześnie przekuwane uderzeniem lasera, dla utwoPL 192 741 B1 rzenia pierwszej i drugiej, położonych na przeciw, przekuwanych uderzeniem lasera części 152 i 153 powierzchni, a wstępnie naprężone obszary 156 i 157 łopatki, mają głębokie szczątkowe naprężenia ściskające wywołane przez przekuwanie uderzeniem laserowym (LSP) biegnące w głąb płata 134 z przekuwanej uderzeniem lasera powierzchni, jak pokazano na fig. 6. Wstępnie naprężone obszary 156 i 157 łopatki są pokazane tylko wzdłuż sekcji 150 części krawędzi wlotu, ale mogą się rozciągać wzdłuż całej krawędzi wlotu LE lub dłuższej jej części, jeśli jest to pożądane.

Pierwsza i druga wiązka laserowa 102 i 103, są przystosowane do jednoczesnego kucia uderzeniem lasera oddalonych wzdłużnie, przeciwnych stron podciśnieniowej wypukłej i nadciśnieniowej wklęsłej odpowiednio 148 i 146, wzdłuż krawędzi wlotu LE płata 134 łopatki 108 w obszarze 145. Sposób tworzy pary lub dwójki pierwszych i drugich miejsc 158 i 159 przekuwanych uderzeniem lasera, gdzie pary miejsc są oddalone od siebie wzdłużnie o odległość LD i przesunięte względem siebie poprzecznie, jak zaznaczono przez przesuniecie poprzeczne OS w odniesieniu do odległości wzdłużnej, jak dokładniej pokazano na fig. 3.

Strona podciśnieniowa wypukła i nadciśnieniowa wklęsła 148 i 146 mają odpowiednio pierwszą i drugą przekuwane uderzeniem laserowym powierzchnie 152 i 153, wewnątrz obszaru 145 po przeciwnych stronach łopatki 108. Pierwsza i druga przekuwane uderzeniem laserowym powierzchnie 152 i 153, są pokryte pokryciem ablacyjnym takim jak farba lub lepka taśma, dla utworzenia pokrytej powierzchni jak ujawniono w patentach USA nr 5,674,329 i 5,674,328. Farba i taśma tworzą ośrodek ablacyjny, nad którym jest umieszczony czysty ośrodek osłonowy, którym jest typowo czysta kurtyna płynowa taka jak strumień wody 121.

Łopatka 108 jest ciągle poruszana podczas procesu przekuwania uderzeniem laserowym, podczas gdy system przekuwania uderzeniem laserowym 10, jest stosowany do ciągłego jednoczesnego generowania stałych pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102 i 103 poprzez kurtynę płynącej wody 121 na pokrytej pierwszej i drugiej powierzchni 152 i 153 przekuwanych uderzeniem laserowym, tworząc przekuwane uderzeniem laserowym miejsca 158. Kurtyna wodna 121 jest zasilana przez dyszę wodną 123 na końcu przewodu wodnego 119 połączonego z rurą doprowadzająca wodę 120. Sterownik 24 jest stosowany do monitorowania i/lub sterowania systemem 10 przekuwania uderzeniem laserowym.

Przykład wykonania wynalazku pokazany na fig. 1 i 2 wykorzystuje podłużnie równoległe i poprzecznie oddalone pierwszą i drugą wiązkę laserową 102 i 103, które są ustawione lub wycelowane tak, że pierwsza i druga linie środkowe CL1 i CL2 odpowiednio pierwszej i drugiej wiązki laserowej, wnikają w pierwszą i drugą część powierzchni określanej tu jako odpowiednio pierwsza i druga część 152 i 153 powierzchni w obszarze 145 na przeciwnych stronach podciśnieniowej wypukłej i nadciśnieniowej wklęsłej odpowiednio 148 i 146 płata 134. Pierwsza i druga wiązka laserowa 102 i 103 są następnie generowane jednocześnie z wystarczającą mocą do odparowania materiału na pierwszej i drugiej części 152 i 153 powierzchni, dla utworzenia pierwszej i drugiej strefy mających szczątkowe naprężenia ściskające wchodzących w płat 134 łopatki 108 lub innego wyrobu z odpowiednio pierwszej i drugiej części powierzchni przekuwanej uderzeniem lasera.

Pierwsza i druga wiązka laserową 102 i 103 są wycelowane tak, że pierwsza i druga linia środkowa CL1 i CL2 wnika w pierwszą i drugą część 152 i 153 powierzchni w pierwszym i drugim punkcie środkowym A1 i A2 wiązek laserowych, przez które przechodzą równolegle pierwsza i druga oś AX1 i AX2, które są zasadniczo prostopadłe do pierwszej i drugiej części powierzchni w punktach środkowych odpowiednio pierwszej i drugiej wiązki laserowej tak, że pierwsza i druga oś są przesunięte poprzecznie z przesunięciem OS, jak także pokazano na fig. 3. W jednym przykładzie wykonania wynalazku, dobre wyniki zostały osiągnięte przy przesunięciu OS wynoszącym w przybliżeniu 0,075 cala i średnicy D kolistego miejsca równej około 0,25 cala. Inne próby dające dobre wyniki były wykonane przy przesunięciu OS wynoszącym 0,100, 0,120, 0,150, i 0,187 cala przy zastosowaniu płaskiej prostokątnej próbki imitującej krawędź wlotu płata.

Na figurze 4 jest pokazany inny przykład wykonania wynalazku, w którym pierwsza i druga wiązka laserowa 102 i 103 są wycelowane tak, że pierwsza i druga linie środkowe CL1 i CL2 przecinają się w wierzchołku 90 i nachylone względem siebie i tworzą pierwszy i drugi kąt 94 i 96 z równoległymi osiami pierwszą i drugą AX1 i AX2, które są zasadniczo prostopadłe do pierwszej i drugiej części powierzchni 152 i 153 odpowiednio w pierwszym i drugim punkcie środkowym A1 i A2 wiązek laserowych. Jeden aktualnie stosowany system przekuwania uderzeniem laserowym uderza swoimi wiązkami laserowymi przy kacie odchylonym o sześć stopni w stosunku do prostopadłej do powierzchni wyrobów przekuwanych uderzeniem laserowym. Wyrób lub łopatka 10 jest umieszczona w punkcie przecięcia wiązek, gdzie linie środkowe wiązek przecinają się w wierzchołku, jak pokazano na łopatce

PL 192 741 B1 narysowanej linią zarysu. Gdy wyrób jest umieszczony w punkcie przecięcia, pierwsze i drugie miejsca 158 i 159 przekuwane uderzeniem lasera są tworzone jednocześnie po obydwu stronach i są wypośrodkowane wzdłuż tego samego toru wzdłużnego lub innymi słowy pierwsza i druga oś AX1 i AX2 są współliniowe. W niniejszym wynalazku, łopatka jest umieszczona z przesunięciem wzdłużnym w stronę jednej wiązki laserowej, a więc miejsca laserowe z obu stron są tworzone przy różnych odległościach wzdłużnych, a pierwsza i druga oś AX1 i AX2 są przesunięte poprzecznie i nie są współliniowe.

Ogólnie, ale nie koniecznie, pierwsza i druga część 152 i 153 powierzchni, a więc pierwsze i drugie przekuwane uderzeniem lasera miejsca 158 i 159 są zasadniczo równoległe. Pierwsze i drugie przekuwane uderzeniem lasera miejsca 158 i 159 są pokazane jako koliste, jednakże, mogą one być eliptyczne, owalne, lub mieć inne kształty. Niniejszy wynalazek zawiera przekuwany uderzeniem lasera wyrób mający przekuwane uderzeniem lasera odpowiednio, pierwszą i drugą część 152 i 153 powierzchni. Pierwsza i druga strefa 156 i 157 mające głębokie szczątkowe naprężenia ściskające wnikają w łopatkę 108 odpowiednio z pierwszej i drugiej części powierzchni przekuwanej uderzeniem lasera. Pary 88 jednocześnie przekuwanych uderzeniem lasera odpowiednio pierwszych i drugich miejsc 158 i 159, są przesunięte wzdłużnie o odległość LD i utworzone przez proces przekuwania uderzeniem laserowym na pierwszej i drugiej części 152 i 153 powierzchni tak, że każde z jednocześnie przekuwanych uderzeniem lasera pierwszych i drugich miejsc w danej parze są poprzecznie przesunięte względem siebie w stosunku do odległości wzdłużnej.

Figura 7 pokazuje 9 zachodzących na siebie rzędów R, więcej lub mniej rzędów może być wykonanych, zachodzących na siebie pierwszych przekuwanych uderzeniem laserowym miejsc 158, w jednym przykładzie wykonania wynalazku sąsiednie miejsca z przekuwanych uderzeniem laserowym miejsc 158 są przekuwane uderzeniem lasera przy różnych przejściach, a obszar 145 może być powtórnie pokryty pomiędzy przejściami. Sąsiednie rzędy z rzędów R zachodzących na siebie przekuwanych uderzeniem laserowym miejsc 158 i sąsiednie miejsca z zachodzących na siebie przekuwanych uderzeniem laserowym miejsc typowo mają pokrycie około 30%, a przekuwanie uderzeniem laserowym miejsca mają typowo około 0,25 cala.

Tak więc, pierwsza i druga wiązka laserowa 102 i 103 są kierowane i generowane w taki sposób, aby utworzyć odpowiednio pierwszy i drugi wzór na pierwszej i drugiej części 152 i 153 powierzchni wyrobu, mające zachodzące sąsiednie rzędy zachodzących na siebie odpowiednich sąsiednich pierwszych i drugich miejsc. W szczególnym przykładzie wykonania wynalazku, pierwszy i drugi wzór są tworzone ciągle przez ruchomy wyrób, przy utrzymywanych w położeniu stacjonarnym i ciągle generowanych wiązkach laserowych, powtarzalnych przy stosunkowo stałych okresach pomiędzy impulsami, gdzie części powierzchni są przekuwane uderzeniem lasera przy użyciu odpowiednio pierwszej do czwartej sekwencji S1 do S4. Każda z pierwszej do czwartej sekwencji S1 - S2 zawiera ciągle generowane wiązki laserowe na części powierzchni tak, że na każdej z części powierzchni sąsiednie miejsca z przekuwanych uderzeniem lasera miejsc są uderzane w różnych sekwencjach zbiorów. Więcej niż jeden zbiór może być użyty tak, że każde miejsce jest uderzane wiązka laserową więcej niż raz. Szczególny przykład wykonania wynalazku zawiera pokrywanie części powierzchni pokryciem ablacyjnym przed i pomiędzy każdą z sekwencji w zbiorze.

Chociaż zostały dokładnie opisane korzystne przykłady wykonania wynalazku, jest zrozumiałe, że zmiany i modyfikacje mogą być dokonane w tych korzystnych przykładach wykonania wynalazku bez wychodzenia z zakresu wynalazku, który jest zdefiniowany załączonymi zastrzeżeniami.

Claims (17)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wyrób przekuwany uderzeniem lasera, znamienny tym, że zawiera pierwszą i drugą część (152, 153) powierzchni przekuwanych uderzeniem lasera z pierwszą i drugą strefą (156, 157) mającymi głębokie szczątkowe naprężenia ściskające wnikającymi w wyrób (108) odpowiednio z pierwszej i drugiej części (152, 153) powierzchni, przekuwanej uderzeniem lasera, przy czym pierwsze i drugie części (152, 153) powierzchni zawierają pary (88) jednocześnie przekuwanych uderzeniem lasera pierwszych i drugich miejsc (158, 159) przekuwanych uderzeniem laserowym (LSP) i każda para jednocześnie przekuwanych uderzeniem lasera pierwszych i drugich miejsc (158, 159) jest oddalona od siebie wzdłużnie (LD) i przesunięta poprzecznie o długość (OS).
2. 2. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że para jednocześnie przekuwanych uderzeniem lasera pierwszych i drugich miejsc (158, 159) jest zasadniczo równoległa.

   PL 192 741 B1
3. 3. Wyrób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e pierwsza i druga część (152, 153) powierzchni wyrobu (108) zawiera pierwszy i drugi wzór zachodzących na siebie sąsiednich rzędów (R), zachodzących na siebie sąsiednich miejsc odpowiednio pierwszych i drugich miejsc (158, 159).
4. 4. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyrobem (108) jest płat (134) gazowego silnika turbinowego, a pierwsza i druga część (152, 153) powierzchni są odpowiednio stronami nadciśnieniową i podciśnieniową (146, 148), płata (134) wzdłuż krawędzi wlotu (LE) płata (134).
5. 5. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza i druga część (152, 153) powierzchni wyrobu (108) zawiera pierwszy i drugi wzór zachodzących na siebie sąsiednich rzędów (R), zachodzących na siebie sąsiednich miejsc odpowiednio pierwszych i drugich miejsc (158, 159).
6. 6. Sposób przekuwania wyrobu uderzeniem laserowym, znamienny tym, że najpierw celuje się, a następnie jednocześnie generuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 103) o wystarczającej mocy do odparowania materiału pierwszej i drugiej części (152, 153) powierzchni wyrobu (108) dla utworzenia pierwszej i drugiej strefy (156, 157) mających głębokie szczątkowe naprężenia ściskające wnikające w wyrób (108) odpowiednio z pierwszej i drugiej części (152, 153) powierzchni, przekuwanej uderzeniem lasera, przy czym celowanie obejmuje celowanie pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 103) tak, że pierwsza i druga linia środkowa (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 103) uderzają w pierwszą i drugą część (152, 153) powierzchni w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, przez które przechodzą równoległe pierwsza i druga osie (AX1, AX2), które są zasadniczo prostopadłe do pierwszej i drugiej części (152, 153) powierzchni odpowiednio w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, i tak, że pierwsza i druga osie (AX1, AX2) są przesunięte o długość (OS).
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 103) celuje się tak, że pierwsza i druga linia środkowa (CL1, CL2) przecinają się i biegną pod kątem w stosunku do siebie.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że pierwsza i druga wiązka laserowa (102, 103) i pierwsza i druga linia środkowa (CL1, CL2) są równoległe i przesunięte o długość (OS) w stosunku do siebie.
9. 9. Sposób przekuwania uderzeniem laserowym wyrobu, znamienny tym, że najpierw celuje się, a następnie jednocześnie generuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 103) o wystarczającej mocy i odparowuje się materiał pierwszej i drugiej części (152, 153) powierzchni wyrobu (108) dla utworzenia pierwszej i drugiej strefy (156, 157) mających głębokie szczątkowe naprężenia ściskające, wnikających w wyrób (108) odpowiednio z pierwszej i drugiej części (152, 153) powierzchni i wytwarzających odległe od siebie wzdłużnie (LD) pierwsze i drugie miejsca (158,159) przekuwane uderzeniem lasera, które są odsunięte o długość (OS) od siebie poprzecznie.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że pierwsze i drugie miejsce (158, 159) są zasadniczo równoległe.
11. 11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wiązki laserowe celuje się i generuje się, tworząc pierwszy i drugi wzór na pierwszej i drugiej części (152, 153) powierzchni wyrobu (108) mających zachodzące na siebie sąsiednie rzędy (R), zachodzących na siebie sąsiednich miejsc odpowiednio pierwszych i drugich miejsc (158, 159).
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że tworząc pierwszy i drugi wzór przemieszcza się wyrób (108) w sposób ciągły, przy utrzymywanych w położeniu stacjonarnym i ciągle generowanych wiązkach laserowych powtarzalnych przy stosunkowo stałych okresach pomiędzy impulsami, przy czym części powierzchni przekuwa się uderzeniem lasera przy użyciu sekwencji S1 do S4, gdzie każda sekwencja zawiera ciągły ruch wyrobu (108) przy ciągłym generowaniu stacjonarnych wiązek laserowych na powierzchnie tak, że na każdej z sąsiednich części powierzchni, sąsiednie miejsca z miejsc przekuwanych uderzeniem lasera, są uderzane w różnych sekwencjach w zbiorze.
13. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że ponadto pokrywa się części powierzchni pokryciem ablacyjnym przed i pomiędzy sekwencjami w zbiorze.
14. 14. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że przekuwa się wyrób (108) w postaci płata (134) gazowego silnika turbinowego, zaś pierwsza i druga części (152, 153) powierzchni są odpowiednio stronami nadciśnieniową i podciśnieniową (146, 148), płata (134) wzdłuż krawędzi wlotu (LE) płata (134).
15. 15. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wiązki laserowe celuje się i generuje się w taki sposób, że wytwarza się pierwszy i drugi wzór na pierwszej i drugiej części (152, 153) powierzchni płata (134) mający zachodzące na siebie sąsiednie rzędy (R), zachodzących na siebie sąsiednich miejsc odpowiednio pierwszych i drugich miejsc (158, 159).

    PL 192 741 B1
16. 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że tworząc pierwszy i drugi wzór, przemieszcza się wyrób (108) w sposób ciągły, przy utrzymywanych w położeniu stacjonarnym i ciągle generowanych wiązkach laserowych powtarzalnych przy stosunkowo stałych okresach pomiędzy impulsami, przy czym części powierzchni są przekuwane uderzeniem lasera przy użyciu sekwencji S1 do S4, gdzie każda sekwencja zawiera ciągły ruch wyrobu (108) przy ciągłym generowaniu stacjonarnych wiązek laserowych na powierzchnie tak, że na każdej z sąsiednich części powierzchni, sąsiednie miejsca z miejsc przekuwanych uderzeniem lasera, są uderzane w różnych sekwencjach w zbiorze.
17. 17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że ponadto pokrywa się części powierzchni pokryciem ablacyjnym przed i pomiędzy sekwencjami w zbiorze.