PL203868B1

PL203868B1 - Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu

Info

Publication number: PL203868B1
Application number: PL355305A
Authority: PL
Inventors: Ui Won Suh; Seetharamaiah Mannava; Todd Jay Rockstroh
Original assignee: Gen Electric; General Electric Company
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2009-11-30
Also published as: MY127492A; US6570125B2; CA2398314C; PL355305A1; EP1288317A1; US20030042235A1; CA2398314A1; SG106089A1

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu dla jednoczesnego laserowego młotkowania udarowego przeciwległych stron przedmiotu, przy użyciu przesuniętych o kąty wypukłe w stosunku do powierzchni przedmiotów wiązek laserowych i przedmiotów, które mają jednocześnie laserowo młotkowane udarowo plamki o przesuniętych środkach rozmieszczonych na przeciwległych stronach przedmiotu.

Znany jest sposób laserowego młotkowania udarowego lub inaczej laserowej obróbki udarowej, która jest procesem wytwarzania obszaru silnie ściskających naprężeń szczątkowych, uzyskiwanych za pomocą udarowego młotkowania powierzchni przedmiotu. Podczas laserowego młotkowania udarowego stosuje się zwykle jeden lub więcej impulsów o dużej energii promieniowania, wytworzonych przez lasery dużej mocy, żeby wytworzyć silną falę uderzeniową na powierzchni przedmiotu, zgodnie ze sposobami przedstawionymi w opisach patentowych USA nr 3 850 698, nr 4 401 477 i nr 5 131 957. Laserowe młotkowanie udarowe oznacza stosowanie impulsowej wiązki laserowej do wytworzenia ściśle zlokalizowanej siły sprężającej na części powierzchni, poprzez wytworzenie siły wybuchu w punkcie udaru wiązki laserowej za pomocą natychmiastowej ablacji, odparowania cienkiej warstwy tej powierzchni albo powlekania tej powierzchni, podobnie jak przy pokrywaniu taśmą albo farbą, co tworzy plazmę.

Znane jest laserowe młotkowanie udarowe dla wielu zastosowań w dziedzinie turbin gazowych, przedstawione na przykład w opisach patentowych USA nr 5 756 965, nr 5 591 009, nr 5 531 570, nr 5 492 447, nr 5 674 329 i nr 5 674 328,

Znane jest laserowe młotkowanie zastosowane do tworzenia ściskającej warstwy ochronnej na zewnętrznej powierzchni przedmiotu, znacznie zwiększające wytrzymałość przedmiotu na pękanie zmęczeniowe, przedstawione w opisie patentowym USA nr 4 937 421. Sposoby te zwykle stosują kurtynę wodną spływającą po powierzchni przedmiotu albo inny sposób uzyskiwania ośrodka ograniczonej plazmy, który umożliwia to, że plazma gwałtownie osiąga ciśnienie fali uderzeniowej, która wytwarza odkształcenia plastyczne i towarzyszące im wzory naprężenia szczątkowego, tworzące zjawisko laserowego młotkowania udarowego LSP. Kurtyna wodna stanowi ośrodek ograniczający i kierujący tworzone fale uderzeniowe na ten fragment materiału, który jest poddawany zjawisku LSP, tak żeby wytworzyć korzystne ściskające naprężenia szczątkowe.

Impuls ciśnienia wywołany gwałtownym rozprężaniem plazmy przekazuje elementowi bieżącą falę uderzeniową. Wywołana impulsem lasera ściskająca fala uderzeniowa powoduje powstawanie w elemencie głębokich trwałych odkształceń, które wytwarzają naprężenia szczątkowe zgodne z modułem materiału. Aby zwiększyć ściskające naprężenie szczątkowe materiału, obustronne jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe obejmuje równoczesny udar na obie strony przedmiotu, za pomocą dwu wiązek laserowych. Aby zmniejszyć odkształcenie materiału, wiązki lasera są zwykle symetryzowane. Początkowe falę ściskające przechodzą przez materiał z każdej ze stron i są odbijane od powierzchni rozdziału faz dwu początkowych fal ściskających. Fale odbite zamieniają się w falę rozciągającą. Zespolone naprężenie rozciągające fal odbitych, gdy odbite od obydwu stron fale rozciągające spotykają się w środku w tym samym kierunku osiowym, może być większe od naprężenia, które wytrzymuje materiał i w płaszczyźnie środkowej, tam gdzie spotykają się fale uderzeniowe, może nastąpić pęknięcie.

Cechą laserowego młotkowania udarowego, która ogranicza jego techniczną efektywność, jest powstawanie szkodliwych uwolnionych fal, które tworzą naprężenia rozciągające. Uwolnione fale tworzą się samorzutnie, towarzysząc czołu fali ściskającej albo powstają w wyniku odbicia od powierzchni o niedopasowanej impedancji, takiej jak zewnę trzna powierzchnia elementu, który jest laserowo mł otkowany udarowo. Gdy zwielokrotnione uwolnione fale jednocześnie rozchodzą się w elemencie, mogą dodawać się w sposób określany jako nakładanie się fal. To nakładanie się uwolnionych fal zmniejsza skuteczność korzystnych odkształceń ściskających albo nawet powoduje pęknięcie elementu. Nałożenie się dwóch koncentrycznych fal zmniejsza korzystne efekty działania, co mierzy się za pomocą badania współczynnika sieci krystalicznej HCF.

Znane jest z opisu patentowego USA nr 5 492 447 laserowe młotkowanie udarowe wewnętrznego pierścieniowego obszaru za pomocą wiązki laserowej orbitującej pod kątem wypukłym w stosunku do wewnętrznej powierzchni pierścieniowego obszaru. Natomiast opis patentowy USA nr 5 911 890 przedstawia, jak należy sterować kątem padania wiązki laserowej względem obrabianego przedmiotu i jak sterować kształ tem wią zki za pomocą soczewek, polaryzatorów oraz przedstawia szczególną geometrię pokrywania przezroczystego. Wynalazek przedstawia sterowanie położeniem i kątem padania wiązki laserowej i sterowanie polaryzacją i/albo kształtem uderzanego obszaru padania w oparPL 203 868 B1 ciu o dany kat padania. Wypukły kąt padania wiązki laserowej o przekroju kołowym powoduje eliptyczny kształt plamki udarowej, a konsekwencją takiej zmiany kształtu plamki jest konieczność zmian gęstości energii przykładanej do obrabianego przedmiotu. Gęstość energii przypadająca na obszar szczątkowy w porównaniu z innymi obszarami na tej samej powierzchni stwarza możliwość występowania nierównomiernej obróbki materiału, a przez to utratę niektórych korzyści wynikających z laserowego młotkowania udarowego. To nierównomierne przyłożenie energii do obrabianego przedmiotu jest przyczyną poważnych problemów, w szczególności przy jednoczesnym uderzaniu obrabianego przedmiotu z przeciwległych stron, co jest stosowane w układzie o rozdzielonej wiązce laserowej. Czasami konieczne jest wykonywanie takich przeciwległych uderzeń na obrabianych przedmiotach o cienkich przekrojach poprzecznych, takich jak tarcze, ł opatki i inne przedmioty o zmiennej geometrii. W konwencjonalnej obróbce z rozdzieleniem wiązki jest możliwe wystę powanie zjawiska polegającego na nieuzyskiwaniu identycznych laserowo obrobionych części na przeciwległych stronach obrabianego przedmiotu w tym samym czasie, gdy wykorzystywane są plamki eliptyczne. Taka nierównomierna obróbka przedmiotu powoduje niepełną albo nadmierną obróbkę materiału albo odkształcenie obrabianych przedmiotów, a przez to nieuzyskiwanie celów obróbki laserowej. Ponadto wyniki polaryzacji uzyskiwane przy użyciu kąta wypukłego i przezroczystego pokrycia materiału ze względu na odbicie wiązki laserowej od powierzchni pokrytej przezroczystą warstwą mogą uszkadzać przedmiot albo zmniejszać przykładaną do niego energię. Uzyskuje się zmniejszenie nierównomierności energii przykładanej do obrabianego przedmiotu poprzez modyfikację kształtu przykładanego impulsu energii lasera. Aby poprawić kształt obszaru padania wiązki na obrabiany przedmiot przepuszcza się impuls energii przez soczewki, co przeciwdziała zjawiskom geometrycznym, którym podlega kształt obszaru padania, co spowodowane jest kierunkiem ustawienia obrabianego przedmiotu. Wypukłe wiązki laserowe są bardzo użyteczne w laserowym młotkowaniu udarowym krawędzi łopatek integralnych sekcji łopatkowych wirnika często określanego jako integralny wirnik łopatkowy albo integralny dysk łopatkowy, który ma dwie albo więcej oddalonych od siebie rzędów łopatek zamontowanych integralnie lub utworzonych na wirniku albo dysku bębnowym.

Sposób według wynalazku polega na tym, że jednocześnie wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową pod pierwszym i drugim kątem wypukłym w odniesieniu do pierwszej i drugiej powierzchni tak, że wytwarza się na powierzchniach zachodzące na siebie, przyległe plamki laserowe, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, przez które przechodzą równolegle pierwsza i druga oś prostopadłe do pierwszej i drugiej powierzchni w pierwszym i drugim punkcie środkowym i w taki sposób, że osie pierwsza i druga są przesunięte oraz wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową z energią wystarczającą do wytworzenia obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe spowodowane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach przedmiotu.

Sposób według drugiego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że jednocześnie wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową pod pierwszym i drugim kątem wypukłym w odniesieniu do pierwszej i drugiej powierzchni tak, że wytwarza się na powierzchniach zachodzące na siebie, przyległe plamki laserowe, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową z energią wystarczającą do wytworzenia obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe spowodowane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach przedmiotu.

Korzystnie stosuje się pierwsze i drugie plamki równoległe.

Korzystnie wiązki laserowe nakierowuje się i wystrzeliwuje się w taki sposób, że wytwarzają na pierwszej i drugiej powierzchni przedmiotu pierwszy i drugi wzór, które mają nakładające się, przyległe rzędy nakładających się, przyległych, pierwszych i drugich plamek.

Korzystnie podczas wytwarzania pierwszego i drugiego wzoru powoduje się poruszanie ruchem ciągłym przedmiotu, podczas gdy realizuje się ciągłe, stacjonarne wystrzeliwanie wiązek laserowych za pomocą powtarzalnych impulsów, które mają względnie stały okres, a pierwszą i drugą powierzchnię laserowo młotkuje się udarowo przy użyciu sekwencji, gdzie każda sekwencja obejmuje poruszanie ruchem ciągłym przedmiotu, podczas gdy odbywa się ciągłe stacjonarne wystrzeliwanie na powierzchnię wiązek laserowych w taki sposób, że na każdej części powierzchni przyległe plamki laserowego młotkowania udarowego uderzają w inne plamki wytworzone przez zbiór sekwencji.

PL 203 868 B1

Korzystnie pokrywa się części powierzchni za pomocą powłoki ablacyjnej, przed i pomiędzy sekwencjami występującymi w zbiorze sekwencji laserowego młotkowania udarowego.

Sposób według trzeciego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że jednocześnie wykonuje się laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową pod pierwszym i drugim kątem wypukłym w odniesieniu do powierzchni tak, aby wytworzyć na powierzchniach eliptyczne plamki laserowe, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają powierzchnie nacisku i zasysania w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem laserowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.

Korzystnie stosuje się eliptyczne plamki laserowe mające wielką oś wystającą poza krawędź powierzchni i poprzeczną małą oś, a eliptyczne plamki laserowe nakładają się w około 50%.

Korzystnie stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.

Korzystnie stosuje się ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi a powierzchniami odbywający się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.

Sposób według następnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że przez laserowo młotkowane udarowo krawędzie ogranicza się przestrzeń, a jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania przeprowadza się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową pod pierwszym i drugim kątem wypukłym w odniesieniu do powierzchni tak, aby wytworzyć na powierzchniach eliptyczne plamki laserowe i pod trzecim kątem wypukłym w odniesieniu do osi, gdzie trzeci kąt wypukły jest odpowiedni do tego, aby omijał łopatki w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe, wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.

Korzystnie stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.

Korzystnie ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi a powierzchniami realizuje się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.

Sposób według kolejnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że jednocześnie wykonuje się laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą wiązkę laserową pod pierwszym kątem wypukłym w odniesieniu do powierzchni nacisku tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe na powierzchni nacisku, wystrzeliwuje się drugą wiązkę laserową pod kątem prostym w odniesieniu do powierzchni zasysania tak, aby utworzyć kołowe plamki laserowe na powierzchni zasysania, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłuż nie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe i kołowe plamki laserowe oraz wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.

Korzystnie stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.

Korzystnie stosuje się ruch liniowy i co najmniej jeden rząd przyległych plamek laserowych na każdej powierzchni ma w zasadzie równo oddalone liniowo ustawione punkty środkowe.

PL 203 868 B1

Sposób według następnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że przez laserowo młotkowane udarowo krawędzie ogranicza się przestrzeń, a jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania przeprowadza się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą wiązkę laserową pod pierwszym kątem wypukłym w odniesieniu do powierzchni nacisku tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe na powierzchni nacisku i pod trzecim kątem wypukłym w odniesieniu do osi, a trzeci kąt wypukły jest odpowiedni do ominięcia łopatek w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się drugą wiązkę laserową pod kątem prostym w odniesieniu do powierzchni zasysania tak, aby utworzyć kołowe plamki laserowe na powierzchni zasysania i pod trzecim kątem wypukłym w odniesieniu do osi, gdzie trzeci kąt wypukły jest odpowiedni do ominięcia łopatek w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.

Korzystnie stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.

Sposób według kolejnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że jednocześnie wystrzeliwuje się wypukłe pierwszą i drugą wiązkę laserową pod pierwszym i drugim kątem wypukłym w odniesieniu do pierwszej i drugiej powierzchni tak, że wytwarzają na powierzchniach zachodzące na siebie przyległe plamki laserowe, stosuje się każdą wypukłą wiązkę laserową mający energię w zakresie 1-10 dżuli, a każda plamka laserowa ma powierzchnię w zakresie 0,79 - 3,14 mm², wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, przez które przechodzą równolegle pierwsza i druga oś prostopadle do pierwszej i drugiej powierzchni, odpowiednio w pierwszym i drugim punkcie środkowym i w taki sposób, że osie pierwsza i druga są przesunięte, oraz wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową, aby wytworzyć obszary mające ściskające naprężenia szczątkowe spowodowane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach przedmiotu.

Sposób według kolejnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że jednocześnie wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową pod pierwszym i drugim kątem wypukłym w odniesieniu do pierwszej i drugiej powierzchni tak, że wytwarza się na powierzchniach zachodzące na siebie przyległe plamki laserowe, stosuje się każdą wypukłą wiązkę laserową mającą energię w zakresie 1-10 dżuli, a każda plamka laserowa ma powierzchnię w zakresie 0,79 - 3,14 mm², wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz wystrzeliwuje się wiązki laserowe, aby wytworzyć obszary mające ściskające naprężenia szczątkowe spowodowane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach przedmiotu.

Korzystnie kształtuje się czasowo każdy impuls, który ma czas trwania w przedziale 20 do 30 nanosekund i czas narastania mniejszy od 10 nanosekund.

Korzystnie stosuje się czas narastania około 4 nanosekundy, a moc lasera wynosi około 3 dżule.

Korzystnie wiązki laserowe nakierowuje się i wystrzeliwuje się w taki sposób, że wytwarzają na pierwszej i drugiej powierzchni przedmiotu pierwszy i drugi wzór, które mają nakładające się, przyległe rzędy nakładających się przyległych, pierwszych i drugich plamek.

Korzystnie wytwarza się pierwszy i drugi wzór przez poruszanie ciągłe przedmiotu, podczas gdy odbywa się ciągłe stacjonarne wystrzeliwanie wiązek laserowych za pomocą powtarzalnych impulsów, które mają względnie stały okres, gdzie pierwszą i drugą powierzchnię laserowo młotkuje się udarowo przy użyciu sekwencji, a każda sekwencja obejmuje poruszanie przedmiotu ruchem ciągłym, podczas gdy odbywa się ciągłe stacjonarne wystrzeliwanie na powierzchnię wiązek laserowych w taki sposób, że na każdej części powierzchni przyległe plamki laserowego młotkowania udarowego uderzają w inne plamki wytworzone przez zbiór sekwencji.

PL 203 868 B1

Sposób według kolejnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że stosuje się jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową pod pierwszym i drugim kątem wypukłym w odniesieniu do powierzchni tak, aby wytworzyć na powierzchniach eliptyczne plamki laserowe, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem, rozciągające się na powierzchniach łopatki.

Korzystnie stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.

Sposób według kolejnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że przez laserowo młotkowane udarowo krawędzie ogranicza się przestrzeń, jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania przeprowadza się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową pod pierwszym i drugim kątem wypukłym w odniesieniu do powierzchni tak, aby wytworzyć na powierzchniach eliptyczne plamki laserowe i pod trzecim kątem wypukłym w odniesieniu do osi, gdzie stosuje się trzeci kąt wypukły odpowiedni do tego, aby omijał łopatki w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.

Korzystnie stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.

Sposób według kolejnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania realizuje się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą wiązkę laserową pod pierwszym kątem wypukłym w odniesieniu do powierzchni nacisku tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe na powierzchni nacisku, wystrzeliwuje się drugą wiązkę laserową pod kątem prostym w odniesieniu do powierzchni zasysania tak, aby utworzyć kołowe plamki laserowe na powierzchni zasysania, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe i kołowe plamki laserowe oraz wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.

Korzystnie stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.

Korzystnie ruch stosuje się liniowy i co najmniej jeden rząd przyległych plamek laserowych na każdej powierzchni ma w zasadzie równo oddalone, liniowo ustawione punkty środkowe.

PL 203 868 B1

Sposób według następnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że przez laserowo młotkowane udarowo krawędzie ogranicza się przestrzeń, jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania realizuje się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą wiązkę laserową pod pierwszym kątem wypukłym w odniesieniu do powierzchni nacisku tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe na powierzchni nacisku i pod drugim kątem wypukłym w odniesieniu do osi, gdzie drugi kąt wypukły jest odpowiedni do ominięcia łopatek w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się drugą wiązkę laserową pod kątem prostopadłym w odniesieniu do powierzchni zasysania tak, aby utworzyć kołowe plamki laserowe na powierzchni zasysania i pod drugim kątem wypukłym w odniesieniu do osi, gdzie drugi kąt wypukły jest odpowiedni do ominięcia łopatek w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową tak, że pierwsza i druga oś pierwszej i drugiej wiązki laserowej trafiają pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.

Korzystnie stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie sposobu umożliwiającego jednoczesne młotkowanie udarowe dwu przeciwległych stron przedmiotu, który zapobiega pęknięciom w jego płaszczyźnie środkowej, poprzez zmniejszenie naprężenia rozciągającego fal odbitych, dokładnie poniżej maksymalnego albo dopuszczalnego naprężenia rozciągającego materiału. Bardzo pożądane jest także wyeliminowanie albo zmniejszenie strat HCF albo skuteczności odkształceń przy ściskaniu, uzyskiwanych za pomocą laserowego młotkowania udarowego, powodowanych przez nakładanie się fal rozciągających.

Zaletą wynalazku jest także skrócenie czasu i złożoności wykonywania laserowego młotkowania udarowego, poprzez zastosowanie dwustronnego jednoczesnego laserowego młotkowania udarowego nie powodującego pęknięć. Wynalazek umożliwia eliminację pęknięć wewnętrznych poprzez zmniejszenie zespolonego naprężenia rozciągającego, spowodowanego przez fale odbite, poniżej maksymalnego albo dopuszczalnego naprężenia rozciągającego materiału. Wynalazek jest stosowany do eliminacji lub zmniejszenia strat HCF albo skuteczności naprężeń ściskających laserowego młotkowania udarowego, powodowanych przez nakładanie się fal rozciągających. Wynalazek jest przydatny przy uzyskiwaniu pozytywnego wyniku dla strat HCF laserowo młotkowanych udarowo przedmiotów, a szczególnie laserowo młotkowanych udarowo krawędzi skrzydeł i łopatek turbiny gazowej.

Wynalazek zapewnia szybszy i bardziej racjonalny sposób laserowego młotkowania udarowego powierzchni przedmiotów, takich jak krawędzie natarcia i spływu łopatek turbiny gazowej, zamontowanych na sekcjach wirnika albo elementów stosujących wypukłe wiązki laserowe. Integralna sekcja łopatkowa wirnika, często określanego jako integralny wirnik łopatkowy lub integralny dysk łopatkowy, ma dwa lub więcej oddalonych od siebie rzędów łopatek zamontowanych integralnie albo utworzonych na wirniku albo dysku bębnowym. Łopatki są konstruowane do pracy w silnych polach rozciągających i przy silnych naprężeniach wibracyjnych, a laserowe mł otkowanie udarowe umoż liwia ł opatkom lepiej wytrzymywać uszkodzenia zmęczeniowe powodowane przez szczerby i pęknięcia w krawędziach natarcia i spływu łopatek, zwiększając ich czas życia.

Stosowanie laserów o małej energii umożliwia zestawianie linii produkcyjnej laserowego młotkowania udarowego, która jest prostsza w porównaniu ze znanymi liniami. Linie są mniej skomplikowane przy rozbudowie, projektowaniu i budowaniu, ponieważ sposób według wynalazku wykorzystuje bezpośrednie wiązki laserowe, bez kształtowania wiązki laserowej za pomocą soczewek.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny dla pierwszego przykładu sposobu laserowego młotkowania udarowego łopatek pierwszego stopnia turbiny gazowej samolotu, za pomocą przesuniętych, wypukłych wiązek laserowych, fig. 2 - widok boczny wzoru składającego się z eliptycznych plamek laserowych, używanych w laserowym młotkowaniu udarowym, wykonanym wzdłuż promieniowej krawędzi natarcia rzędu łopatek z fig. 1, fig. 3 - przekrój poprzeczny laserowo młotkowanej udarowo łopatki, wzdłuż linii 3-3 z fig. 2, fig. 4 - ilustrację przekroju poprzecznego dla sposobu laserowego mł otkowania udarowego

PL 203 868 B1 z fig. 1, wzdł u ż linii 3-3 z fig. 2, fig. 5 - drugi sposób laserowego mł otkowania udarowego ł opatek pierwszego stopnia, które obejmuje laserowe młotkowanie udarowe strony zasysania łopatki za pomocą kołowych plamek laserowych, fig. 6 - ilustrację przekroju poprzecznego dla drugiego sposobu z fig. 5, wzdłuż linii 3-3 z fig. 2, fig. 7 - widok perspektywiczny, przedstawiający laserowe młotkowanie udarowe krawędzi natarcia łopatek drugiego poziomu, za pomocą trzeciego sposobu laserowego młotkowania udarowego strony zasysania łopatki, za pomocą kołowych plamek laserowych, fig. 8 - lustrację przekroju poprzecznego dla trzeciego sposobu przedstawionego na fig. 7, wzdłuż linii 3-3 z fig. 2, fig. 9 - ilustrację osiowego przekroju poprzecznego dla trzeciego sposobu przedstawionego na fig. 7, fig. 10 - powiększony widok boczny wzoru eliptycznych plamek laserowych, stosowanych w trzecim i czwartym sposobie, fig. 11 - widok boczny, przedstawiający wzór eliptycznych plamek laserowych, zastosowany w pierwszym, drugim i trzecim sposobie laserowego młotkowania udarowego strony nacisku łopatki, fig. 12 - widok boczny, przedstawiający wzór składający się z kołowych plamek laserowych, zastosowanych w drugim i czwartym sposobie laserowego młotkowania udarowego strony zasysania łopatki, fig. 13 - widok boczny przedstawiający wzór liniowo przesuniętych, eliptycznych plamek laserowych zastosowanych w laserowym młotkowaniu udarowym, przebiegającym wzdłuż promieniowej krawędzi łopatki z fig. 1, fig. 14 - widok perspektywiczny, przedstawiający pierwszy rząd łopatek przykładowej samolotowej turbiny gazowej, która jest poddawana laserowemu młotkowaniu udarowemu w układzie laserowego młotkowania udarowego, fig. 15 - widok boczny, przedstawiający wzór złożony z eliptycznych plamek laserowych, zastosowany w laserowym młotkowaniu udarowym, przebiegającym wzdłuż promieniowej krawędzi natarcia pierwszego rzędu łopatek z fig. 1, fig. 16 - widok boczny, przedstawiający wzór złożony z kołowych plamek laserowych, zastosowany w laserowym młotkowaniu udarowym, przebiegającym wzdłuż promieniowej krawędzi natarcia pierwszego stopnia z fig. 1, fig. 17 - przekrój poprzeczny, przedstawiający część łopatki, gdzie pokazane są przesunięte wypukłe wiązki laserowe i przesunięte plamki laserowego młotowania udarowego w przykładzie wykonania według wynalazku, fig. 18 - przesunięcie eliptycznych laserowo młotkowanych udarowo plamek i fig. 19 - przesunięcie kołowych laserowo młotkowanych udarowo plamek.

Na fig. 1 jest przedstawiona sekcja łopatek wirnika 8, która ma oś obrotu 9 pokrywającą się z osią zaopatrzonego w integralne łopatki dysku 10, który ma umieszczone osiowo na obwodzie przedni i tylny rząd 12 i 14, nazywane także pierwszym i drugim stopniem, łopatek kompresora 108. Pierścieniowa przestrzeń 13 jest zawarta pomiędzy przyległymi, przednim i tylnym, rzędami 12 i 14 łopatek 108. Dysk 10 przedstawia zintegrowane elementy wirnika wyposażonego w łopatki, a łopatki 108 są ułożone promieniowo na zewnątrz dysku 10. Dysk 10, pokazany na fig. 1, 5 i 7, jest zamocowany w uchwycie 15 dołączonym do manipulatora 127 sześcioosiowego komputerowego układu sterowania numerycznego. Manipulator 127 jest częścią urządzenia do laserowego młotkowania udarowego układu 101, który jest pokazany bardziej szczegółowo na fig. 14. Wynalazek ma zastosowanie do łopatek wirnika, a także łopatek wentylatora, turbiny oraz kompresora, do laserowego młotkowania udarowego pojedynczych łopatek albo skrzydeł oraz innych obrabianych przedmiotów, które nadają się do jednoczesnego młotkowania udarowego ich przeciwległych stron, za pomocą wypukłych wiązek laserowych.

Na fig. 2 i 3 każda łopatka 108 kompresora ma płat 34 rozciągający się w kierunku cięciwy, pomiędzy krawędzią natarcia LE a krawędzią spływu TE płata. Cięciwa CH płata 34 jest linią pomiędzy krawędzią natarcia LE a krawędzią spływu TE w każdym przekroju poprzecznym łopatki, co pokazano na fig. 3. Strona nacisku 46 i strona zasysania 48 płata 34 rozciągają się pomiędzy krawędzią natarcia LE a krawędzią spływu TE. Strona nacisku 46 jest zwrócona w kierunku podstawowego kierunku obrotu, co oznaczono za pomocą strzałki V, a strona zasysania 48 występuje po drugiej stronie płata.

Sekcja krawędzi natarcia 50 łopatki 108 przebiega wzdłuż krawędzi natarcia LE płata 34, od platformy 36 do końcówki 38 płata. Sekcja krawędzi natarcia 50 ma szerokość W, tak że sekcja krawędzi natarcia 50 zawiera obszar, gdzie wzdłuż krawędzi natarcia płata 34 pojawiają się szczerby i rozdarcia. Płat 34 jest poddawany działaniu znacznego pola sił naprężeń rozciągających, spowodowanych siłami odśrodkowymi, tworzonymi przez obracającą się podczas działania urządzenia łopatkę 108. Płat 34 jest poddawany także wibracjom wytwarzanym podczas pracy silnika, a szczerby i rozdarcia działają jak silne cykliczne naprężenia zmęczeniowe, wytwarzając wokół dodatkowe ogniska naprężeń.

Aby zapobiec uszkodzeniu zmęczeniowemu części łopatki wzdłuż możliwych linii pękania, które może rozwijać się i którego przyczyną są szczerby albo rozdarcia, wzdłuż części krawędzi natarcia LE, tam gdzie stadium początkowe powstawania szczerb i rozdarć może powodować uszkodzenie łopatki

PL 203 868 B1 spowodowane dużym cyklicznym zmęczeniem materiału, jest umieszczana laserowo młotkowana udarowo łata 145. Łata 145 rozprzestrzenia się promieniowo do wewnątrz od końcówki 38 części L1 na długość L krawędzi natarcia LE. Strona nacisku 46 i strona zasysania 48 mają powierzchnie nacisku i zasysania 54 i 55 łaty 145 laserowo młotkowanej udarowo za pomocą sposobu według wynalazku. Wstępnie naprężone obszary 56 o silnie ściskających naprężeniach szczątkowych, wynikających z laserowego młotkowania udarowego według wynalazku, są rozprzestrzenione promieniowo ku środkowi strony nacisku i strony zasysania 54 i 55 powierzchni bocznych. Wstępnie naprężone obszary są przedstawione tylko wzdłuż części krawędzi natarcia sekcji 50, występują na całej długości L krawędzi natarcia LE albo na jej dłuższej części.

Na fig. 1, 17 i 18, pierwsza i druga wypukła wiązka laserowa 102 i 104 są ustawiane albo skierowywane na jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe wzdłużnie oddalonych przeciwległych stron zasysania i nacisku 48 i 46, wzdłuż krawędzi natarcia LE płata 134 łopatek 108 łaty 145. Sposób polega na tym, że tworzy pary 157 przesuniętych pierwszych i drugich eliptycznych plamek laserowych 60 i 61, pokazanych na fig. 18. Odpowiada to przesunięciu pierwszych i drugich kołowych plamek 168 i 169 utworzonych za pomocą wiązek laserowych, które są prostopadłe do powierzchni młotkowanych laserowo. Przesunięcia pierwszych i drugich eliptycznych plamek laserowych 60 i 61 każdej pary 157 są wzdłużnie oddalone o odległość LD i poprzecznie przesunięte względem siebie o przesunięcie OS.

Na fig. 17 wynalazek przedstawia sposób laserowego młotkowania udarowego pierwszej i drugiej przeciwległych powierzchni przedmiotu przedstawionego tu w postaci łopatki 108 i jej płata 34. Sposób obejmuje jednoczesne wystrzeliwanie pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102, 104 pod pierwszym i drugim kątem wypukłym 110, 111 w stosunku do pierwszej i drugiej powierzchni tak, żeby utworzyć na powierzchniach nakładające się na siebie plamki laserowe 60. Pierwsza i druga wiązka laserowa 102, 104 są wystrzeliwane tak, że pierwsza i druga oś CL1, CL2 pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102, 104 uderzają w pierwszą i drugą powierzchnię w pierwszym i drugim punkcie środkowym A1, A2, przez które przechodzi pierwsza i druga oś AX1, AX2 prostopadłe do pierwszej i drugiej powierzchni w pierwszym i drugim punkcie środkowym wiązek laserowych. Osie pierwsza i druga są przesunięte, a wiązki laserowe 102, 104 są wystrzeliwane z energią wystarczającą do tworzenia obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe nadawane przez laserowe młotkowanie udarowe, rozciągające się na powierzchniach przedmiotu. W innym przykładzie wykonania pierwsza i druga wiązka laserowa 102, 104 są wystrzeliwane tak, że pierwsza i druga oś CL1, CL2 pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102, 104 uderzają w pierwszą i drugą powierzchnię, w pierwszym i drugim punkcie środkowym A1, A2, które są oddalone wzdłużnie i przesunięte względem siebie poprzecznie.

Na fig. 1, 2 i 4 jest przedstawiony pierwszy przykład wykonania wynalazku laserowego młotkowania udarowego krawędzi natarcia LE albo krawędzi spływu TE łopatek 108 turbiny gazowej, zamontowanej na elemencie wirnika przedstawionego jako dysk. Sposób przedstawiony jest dla krawędzi natarcia LE przedniego rzędu 12 łopatek kompresora 108, która może być także zastosowana do krawędzi spływu TE tylnego rzędu 14 łopatek 108. Sposób obejmuje jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 laserowo młotkowanej łaty 145 umieszczonej wzdłuż jednej z krawędzi natarcia LE i krawędzi spływu TE łopatki 108, za pomocą kołowych w przekroju pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102 i 104, poprzez wystrzeliwanie wiązek laserowych pod pierwszymi kątami wypukłymi 110 w stosunku do powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 tak, żeby utworzyć eliptyczne plamki laserowe 60 na powierzchniach nacisku i zasysania, nakładające się na przyległe eliptyczne plamki laserowe 60, gdzie wiązki laserowe są wystrzeliwane z energią wystarczającą do tworzenia obszarów o ściskających naprężeniach szczątkowych, wywołanych laserowym młotkowaniem udarowym powierzchni nacisku i zasysania łopatki 108.

Nałożone na siebie, przyległe eliptyczne plamki laserowe 60 są tworzone podczas różnych liniowych przebiegów pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102 i 104 na stronie nacisku i stronie zasysania 54 i 55, tak że każda następna eliptyczna plamka 60 jest laserowo młotkowana w tym samym przebiegu. Na fig. 11, gdzie eliptyczne plamki laserowe 60 tworzą pierwszy przebieg 61 i drugi przebieg 62, każda z eliptycznych laserowych plamek 60 ma wielką oś 64 wychodzącą poza krawędź natarcia albo spływu LE i TE powierzchni strony nacisku i strony zasysania 54 i 55 laserowo młotkowanej łaty 145 oraz poprzeczną małą oś 66.

Eliptyczne plamki laserowe 60 utworzone w pierwszym przebiegu 61 nakładają się na przyległe plamki utworzone w drugim przebiegu 62 w około 50% w odniesieniu do ich małej osi 66, co pokazano na fig. 11, tzn. nakładanie się małych osi w 50%, a plamki laserowe utworzone w tym samym przebiegu są położone blisko siebie i stykają się, ale z zasady nie zachodzą na siebie. Eliptyczne plamki lase10

PL 203 868 B1 rowe 60 rozprzestrzenione są na przedniej części lub na krawędzi natarcia LE albo na tylnej części lub na krawędzi spływu TE. Ruch względny pomiędzy pierwszą i drugą wiązką laserową 102 i 104 a stronami nacisku i zasysania 46 i 48 odbywa się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.

Na fig. 11 podano przykładowe wymiary zastosowane w pierwszym przykładzie według wynalazku. Eliptyczne plamki laserowe 60 mają wielką oś 64 równą 11,9 mm, małą oś 66 równą 4 mm, a rozprzestrzeniają się w pierwszej odległości 70 równej 6,4 mm od krawędzi natarcia albo spływu LE i TE powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 laserowo młotkowanej łaty 145 i w drugiej odległości 71 równej 5,3 mm od czoła krawędzi natarcia LE. Wszystkie eliptyczne wiązki laserowe 60 mają punkty środkowe 72 umieszczone w punkcie przecięcia wielkiej osi 64 i małej osi 66. Punkty środkowe 72 eliptycznych plamek laserowych 60, utworzonych w pierwszym przebiegu 61 albo w drugim przebiegu 62, są oddalone od siebie na trzecią odległość 74 równą długości małej osi 4 mm. Punkty środkowe 72 eliptycznych plamek laserowych 60, utworzonych w pierwszym przebiegu 61, są oddalone od punktów środkowych, utworzonych w drugim przebiegu 62 na czwartą odległość 76 równą 2 mm lub 50% długości małej osi, powodując nakładanie się plamek w 50%.

Na fig. 5, 6 i 12 jest przedstawiony przykład wykonania drugiego sposobu według wynalazku laserowego młotkowania udarowego krawędzi natarcia LE albo krawędzi spływu TE łopatek 108 turbiny gazowej, zamontowanej na elemencie wirnika przedstawionego jako dysk. Sposób jest przedstawiony dla krawędzi natarcia LE przedniego rzędu 12 łopatek kompresora 108, który może być także zastosowany do krawędzi spływu TE tylnego rzędu 14 łopatek 108. Drugi sposób obejmuje jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 laserowo młotkowanej łaty 145, umieszczonej wzdłuż jednej z krawędzi natarcia LE i krawędzi spływu TE łopatki 108, za pomocą kołowych w przekroju pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102 i 104. Pierwsza wiązka laserowa 102 jest wystrzeliwana pod pierwszym kątem wypukłym 110 w stosunku do powierzchni nacisku 54 tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe 60 na powierzchni nacisku. Druga wiązka laserowa 104 jest wystrzeliwana na powierzchnię zasysania 55 pod kątem prostym 112 tak, aby na powierzchni zasysania utworzyć kołowe plamki laserowe 80. Wiązki laserowe są wystrzeliwane w dwu albo więcej przebiegach, tak że każda eliptyczna plamka laserowa 60 i każda kołowa plamka laserowa 80 są młotkowane w tym samym przebiegu. Wiązki laserowe są wystrzeliwane z energią wystarczającą do tworzenia obszarów 56 z fig. 3 o ściskających naprężeniach szczątkowych wywołanych laserowym młotkowaniem udarowym powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 łopatki 108. Eliptyczne plamki laserowe 60, wykonane na powierzchniach strony zasysania według drugiego sposobu, są zasadniczo takie same, jak plamki wykonane według pierwszego sposobu.

Na fig. 12 przedstawiono przykład wykonania według drugiego sposobu wynalazku laserowego młotkowania udarowego krawędzi natarcia LE albo krawędzi spływu TE łopatek 108 turbiny gazowej, zamontowanej na elemencie wirnika przedstawionego jako dysk. Drugi sposób jest przedstawiony dla krawędzi natarcia LE przedniego rzędu 12 łopatek kompresora 108, który może być także zastosowany do krawędzi spływu TE tylnego rzędu 14 łopatek 108. Drugi sposób obejmuje jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 laserowo młotkowanej łaty 145 umieszczonej wzdłuż jednej z krawędzi natarcia LE i krawędzi spływu TE łopatki 108, za pomocą kołowych w przekroju pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102 i 104. Pierwsza wiązka laserowa 102 jest wystrzeliwana pod pierwszym kątem wypukłym 110 w stosunku do powierzchni nacisku 54 tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe 60 na powierzchni nacisku. Druga wiązka laserowa 104 jest wystrzeliwana na powierzchnię zasysania 55 pod kątem prostym 112 tak, aby na powierzchni zasysania utworzyć kołowe plamki laserowe 80. Wiązki laserowe są wystrzeliwane w dwu albo więcej przebiegach tak, że przyległe eliptyczne plamki laserowe 60 nakładają się i przyległe kołowe plamki laserowe 80 nakładają się. Wiązki laserowe 102 i 104 są wystrzeliwane z energią wystarczającą do tworzenia obszarów 56 z fig. 3 o ściskających naprężeniach szczątkowych, wywołanych laserowym młotkowaniem udarowym powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 Łopatki 108. Eliptyczne plamki laserowe 60, wykonane na powierzchniach strony zasysania według drugiego sposobu, są zasadniczo takie same jak plamki wykonane według pierwszego sposobu.

Na fig. 12 są pokazane wymiary i budowa przebiegów kołowych plamek laserowych 80, utworzonych na powierzchni zasysania 55. Kołowe plamki laserowe 80 mają średnicę 84 równą 8 mm i promień 86 równy 4 mm. Kołowe plamki laserowe 80 są oddalone o piątą odległość 88 równą 6,4 mm od krawędzi natarcia i spływu LE i TE powierzchni zasysania laserowo młotkowanej udarowo łaty 145 oraz o szóstą odległość 90 równą 1,6 mm od przodu krawędzi natarcia LE. Kołowe plamki laserowe 80 są tworzone w pierwszym przebiegu 61 albo w drugim przebiegu 62 wraz z odpowiadającymi

PL 203 868 B1 im eliptycznymi plamkami laserowymi 60. Przyległe kołowe plamki laserowe 80, utworzone w pierwszym przebiegu 61 i w drugim przebiegu 62, nakładają się na siódmej odległości 92 równej 2 mm albo równej 50% długości promienia.

Na fig. 7, 8 i 9 jest przedstawiony przykład wykonania według trzeciego sposobu wynalazku laserowego młotkowania udarowego krawędzi natarcia LE albo krawędzi spływu TE łopatek 108 turbiny gazowej, zamontowanej na elemencie wirnika przedstawionego jako dysk, które przylegają albo są ograniczone pierścieniową przestrzenią 13. Obejmuje ona krawędzie spływu TE łopatek 108 w przednim rzędzie 12 i krawędzie natarcia LE łopatek 108 w tylnym rzędzie 14. Sposób jest przedstawiony dla krawędzi natarcia LE przedniego rzędu 12 łopatek 108 kompresora w tylnym rzędzie 14 łopatek 108. Sposób obejmuje jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 laserowo młotkowanej łaty 145 umieszczonej wzdłuż jednej z krawędzi natarcia LE i krawędzi spływu TE łopatki 108, za pomocą kołowych w przekroju pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102 i 104, wystrzeliwanie pierwszej i drugiej wiązki laserowej pod pierwszymi kątami wypukłymi 110 w stosunku do powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55, pod trzecim kątem wypukłym 114 w stosunku do osi obrotu 9, tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe 60 nachylone pod kątem dopełniającym 115 (90 stopni minus drugi kąt wypukły) w stosunku do krawędzi natarcia LE na powierzchniach nacisku i zasysania. Wiązki laserowe są wystrzeliwane tak, że tworzą nakładające się na siebie, przyległe eliptyczne plamki laserowe 60, z energią wystarczającą do tworzenia obszarów o ściskających naprężeniach szczątkowych, wywołanych laserowym młotkowaniem udarowym powierzchni nacisku i zasysania łopatki 108. Wiązki laserowe są kierowane pod trzecim kątem wypukłym 114 w stosunku do osi obrotu 9, aby ominąć zakończenie 38 łopatek 108 w sąsiednim rzędzie łopatek.

Tak jak w przykładzie wykonania według pierwszego sposobu, zachodzące na siebie, przyległe eliptyczne plamki laserowe 60 są tworzone w różnych liniowych przebiegach wiązek laserowych stron nacisku i zasysania 46 i 48 tak, że eliptyczne plamki laserowe 60 w każdym przebiegu nie zachodzą na siebie, co zostało pokazane na fig. 11 i wyjaśnione powyżej. Eliptyczne plamki laserowe 60 utworzone w pierwszym przebiegu 61 i w drugim przebiegu 62 są oznaczone odpowiednimi numerami. Każda z eliptycznych plamek laserowych 60 ma wielką oś 64 wychodzącą poza krawędź natarcia albo spływu LE i TE powierzchni strony nacisku i strony zasysania 54 i 55 laserowo młotkowanej łaty 145 oraz poprzeczną małą oś 66.

Czwarty sposób według wynalazku jest alternatywy w stosunku do powyżej ujawnionego trzeciego sposobu laserowego młotkowania udarowego krawędzi natarcia LE albo krawędzi spływu TE łopatek 108 turbiny gazowej, zamontowanej na elemencie wirnika przedstawionego jako dysk, które przylegają albo są ograniczone pierścieniową przestrzenią 13. Sposób jest przedstawiony dla krawędzi natarcia LE przedniego rzędu 12 łopatek 108 kompresora w tylnym rzędzie 14 łopatek 108. Czwarty sposób obejmuje jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 laserowo młotkowanej łaty 145 umieszczonej wzdłuż jednej z krawędzi natarcia LE i krawędzi spływu TE łopatki 108, za pomocą kołowych w przekroju, pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102 i 104. Pierwsza wiązka laserowa 102 jest wystrzeliwana pod pierwszym kątem wypukłym 110 w stosunku do powierzchni nacisku 54 i pod trzecim kątem wypukłym 114 w stosunku do osi obrotu 9 tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe 60 nachylone pod kątem dopełniającym 115 90 stopni minus drugi kąt wypukły, w stosunku do krawędzi natarcia LE na powierzchni nacisku. Druga wiązka laserowa 104 ma powierzchnię zasysania 55 pod kątem prostym 112 i prostopadłym do powierzchni zasysania tak, aby utworzyć na tej powierzchni kołowe plamki laserowe. Sposoby od pierwszego do czwartego są pokazane dla eliptycznych plamek laserowych na fig. 13, a są stosowane, gdy łopatka 108 jest skierowana pod kątem, albo inaczej zorientowane tak, że liniowy ruch względny między wiązkami laserowymi i powierzchniami wytwarza rzędy plamek laserowych, które są przesunięte liniowo lub zorientowane liniowo pod kątem do krawędzi natarcia LE łopatki.

Drugi i trzeci sposób, które stosują eliptyczne i kołowe plamki laserowe, są wytwarzane na powierzchniach nacisku i zasysania i najkorzystniej jest, aby stosowały rozmiary plamek i wiązki laserowe takiej mocy, które jak najlepiej utrzymują w równowadze płynność obustronnego, jednoczesnego wytwarzania eliptycznych i kołowych plamek laserowych.

Chociaż omówiony został tylko jeden rząd eliptycznych plamek laserowych 60 lub kołowych plamek laserowych 80 na każdej z powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55, mogą być zastosowane dwa, trzy albo więcej zachodzących na siebie osiowo rzędów. Pierwszy, drugi i trzeci zachodzące na siebie rzędy 152, 159 i 156 eliptycznych plamek laserowych 60 i kołowych plamek laserowych 80 są pokazane na fig. 15 i 16. Osiowo zachodzące na siebie rzędy plamek laserowych powinny być wytwa12

PL 203 868 B1 rzane w różnych sekwencjach przebiegów, z nowym pokryciem ablacyjnym, stosowanym pomiędzy sekwencjami. Dlatego przykłady sposobów pokazane na fig. 15 i 16 używają czterech sekwencji 161, 162, 163 i 164 do laserowego młotkowania udarowego całej łaty młotkowania laserowego 145 z trzema rzędami nakładających się plamek takich, że każda z eliptycznych plamek laserowych 60 i/albo każda z kołowych plamek laserowych 80 jest laserowo młotkowana udarowo w tym samym przebiegu, a zachodzące na nie rzędy są laserowo młotkowane udarowo w innych sekwencjach. Powierzchnie nacisku i zasysania 54 i 55 pomiędzy sekwencjami są powtórnie pokrywane powłoką ablacyjną. Osiowo przyległe rzędy w jednym przykładzie wykonania zachodzą na siebie w 50% w odniesieniu do wielkiej osi eliptycznych plamek laserowych i w 50% w odniesieniu do promienia kołowych plamek laserowych.

Na fig. 14 jest pokazane urządzenie i układ 101 do laserowego młotkowania udarowego łopatki kompresora 108. Łopatka kompresora 108 jest zamontowana w uchwycie 15, który jest zamocowany do manipulatora 127 sześcioosiowego komputerowego układu sterowania numerycznego. Sześć osi ruchu to pokazane w przykładzie wykonania konwencjonalne osie X, Y i Z oraz konwencjonalne osie obrotu A, B i C, wszystkie bardzo dobrze znane w obróbce z zastosowaniem układów CNC. Manipulator 127 porusza i pozycjonuje łopatki 108. Układ laserowego młotkowania udarowego 101 zawiera konwencjonalny generator wiązki laserowej z oscylatorem, przedwzmacniacz, rozgałęziacz wiązki, który doprowadza wzmocnione wiązki laserowe do dwóch obwodów optycznej transmisji, z których każdy ma pierwszy i drugi wzmacniacz i układy optyczne 135 zawierające elementy optyczne, które przesyłają i skupiają pierwszą i drugą wiązkę laserową 102, 104 na pokryte powierzchnie łopatki 108.

Przed laserowym młotkowaniem udarowym, aby utworzyć laserowo młotkowaną łatę 145, powierzchnie nacisku i zasysania 54 i 55 są pokrywane powłoką ablacyjną, taką jak farba albo taśma klejąca, aby utworzyć powierzchnie pokryte. Pokrywanie dostarcza ośrodek ablacyjny, ponad którym korzystna jest przezroczysta obudowa bezpieczeństwa, którą może stanowić przezroczysta kurtyna, taka jak kurtyna 121 utworzona z przepływającej wody, pokazana także na fig. 17. Pomiędzy przebiegami, wzdłuż tych samych rzędów eliptycznych plamek laserowych 60, powierzchnie nacisku i zasysania 54 i 55 są pokrywane powtórnie, tak że na powierzchniach laserowo młotkowanych udarowo zawsze występuje powłoka ablacyjną.

Laserowy udar wiązki indukuje głębokie ściskające naprężenia szczątkowe poprzez powtarzające się wystrzeliwanie pierwszej i drugiej wiązki laserowej 102 i 104 o wielkiej energii, gdzie każda z nich jest rozproszona na kilka milimetrów w stosunku do pokrytych powierzchni nacisku i zasysania 54 i 55 strony nacisku 46 i strony zasysania 48 łopatki kompresora 108. Każda z wiązek laserowych jest wystrzeliwana poprzez kurtynę 121 utworzoną przez przepływającą wodę dostarczaną za pomocą konwencjonalnej dyszy wodnej 119. Kurtyna 121 utworzona przez przepływającą wodę przepływa ponad pokrytymi powierzchniami. Pokryciem jest ablacyjnie wytwarzana plazma, która wywołuje na powierzchni materiału fale uderzeniowe. Jako odpowiednie alternatywne w stosunku do farby, do pokrywania powierzchni są stosowane inne materiały ablacyjne. Te materiały pokryciowe obejmują folię metalową albo taśmę klejącą. Fale uderzeniowe są skierowane na pokryte powierzchnie poprzez kurtynę 121 utworzoną z przepływającej wody, aby utworzyć wędrujące fale uderzeniowe w materiale pod pokrytymi powierzchniami. Amplituda i ilość tych fal uderzeniowych wyznaczają głębokość i natężenie naprężeń ściskających. Pokrywanie ablacyjne jest stosowane po to, aby zabezpieczyć uderzoną powierzchnię oraz do wytworzenia plazmy. Laserowa wiązka udarowa indukuje głębokie ściskające naprężenia szczątkowe we wstępnie naprężonych obszarach, wynoszące ogólnie biorąc około 50 - 150 kilofuntów na cal kwadratowy, rozprzestrzenionych na laserowo młotkowanych udarowo powierzchniach wstępnie naprężonych obszarów na głębokość 20 - 50 mm.

Łopatka 108 kompresora porusza się, podczas gdy wiązki laserowe o dużej energii są wystrzeliwane stacjonarnie poprzez kurtynę 121 utworzoną z przepływającej wody na pokryte, laserowo młotkowane udarowo powierzchnie nacisku i zasysania 54 i 55, tworząc oddalone od siebie, laserowo młotkowane plamki. Ruch wykonywany jest przyrostowo i zatrzymywany w tym miejscu, gdzie ma być utworzona jedna z plamek laserowych. Sterownik 124 jest używany do modulacji i sterowania układem laserowego młotkowania udarowego 101 tak, aby w sposób kontrolowany wystrzeliwać wiązki laserowe na pokryte powierzchnie. Poddany ablacji materiał pokryciowy jest zmywany przez kurtynę 121 utworzoną przez przepływającą wodę.

Pokazany przykład wykonania wynalazku obejmuje przyrostowy ruch łopatki i wystrzeliwanie wiązek laserowych na pokrytą powierzchnię, a przyległe laserowo młotkowane udarowo plamki są uderzane w różnych sekwencjach. Jednakże wiązki laserowe są poruszane tak długo, aż zostanie osiągnięty ruch względny pomiędzy wiązką a powierzchnią. Łopatka może także poruszać się ruchem ciągłym podczas

PL 203 868 B1 ciągłego albo przyrostowego wystrzeliwania wiązek laserowych na pokrytą powierzchnię, aby uzyskać laserowe młotkowanie udarowe wykonywane w locie.

Przedstawiony wynalazek może także stosować wypukłe wiązki laserowe o małej energii równej 3 - 10 dżuli, a nawet 1 - 10 dż uli, co umożliwia stosowanie mniejszych laserów. Za szczególnie efektywny przedział poziomu energii został uznany przedział 3 - 7 dżuli, a w nim poziom około 3 dżuli. Aby wytworzyć małą średnicę kołowych plamek laserowych o średnicy D wynoszącej od około 1 mm do 2 mm, wiązki laserowe o małej energii są ogniskowane, a plamki eliptyczne zajmują ekwiwalentny obszar AD z fig. 17 i 18. Obszar AD ma powierzchnię około 0,79 - 3,14 mm². Niższy poziom energii dał bardzo dobre wyniki, a laser o energii 3 dżuli okazał się w pełni właściwy, ponieważ daje dobre efekty laserowego młotkowania udarowego, jest bardzo ekonomiczny, dostępny i powszechnie stosowany. Te zakresy poziomu energii dają gęstość energii od około 100 do 400 dżuli/cm².

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na pierwszej i drugiej powierzchni przeciwległych pierwszej i drugiej strony przedmiotu, znamienny tym, że jednocześnie wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) pod pierwszym i drugim kątem wypukłym (110, 111) w odniesieniu do pierwszej i drugiej powierzchni (54, 55) tak, że wytwarza się na powierzchniach zachodzące na siebie, przyległe plamki laserowe (60), wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, przez które przechodzą równolegle pierwsza i druga oś (AX1, AX2) prostopadłe do pierwszej i drugiej powierzchni w pierwszym i drugim punkcie środkowym i w taki sposób, że osie pierwsza i druga są przesunięte oraz wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) z energią wystarczającą do wytworzenia obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe spowodowane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach przedmiotu.
2. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na pierwszej i drugiej powierzchni przeciwległych pierwszej i drugiej strony przedmiotu, znamienny tym, że jednocześnie wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) pod pierwszym i drugim kątem wypukłym w odniesieniu do pierwszej i drugiej powierzchni (54, 55) tak, że wytwarza się na powierzchniach zachodzące na siebie, przyległe plamki laserowe (60), wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i drugą oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) z energią wystarczającą do wytworzenia obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe spowodowane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach przedmiotu.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się pierwsze i drugie plamki równoległe.
4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wiązki laserowe nakierowuje się i wystrzeliwuje się w taki sposób, że wytwarzają na pierwszej i drugiej powierzchni przedmiotu pierwszy i drugi wzór, które mają nakładające się, przyległe rzędy nakładających się, przyległych, pierwszych i drugich plamek.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że podczas wytwarzania pierwszego i drugiego wzoru powoduje się poruszanie ruchem ciągłym przedmiotu, podczas gdy realizuje się ciągłe, stacjonarne wystrzeliwanie wiązek laserowych za pomocą powtarzalnych impulsów, które mają względnie stały okres, a pierwszą i drugą powierzchnię laserowo młotkuje się udarowo przy użyciu sekwencji, gdzie każda sekwencja obejmuję poruszanie ruchem ciągłym przedmiotu, podczas gdy odbywa się ciągłe stacjonarne wystrzeliwanie na powierzchnię wiązek laserowych w taki sposób, że na każdej części powierzchni przyległe plamki laserowego młotkowania udarowego uderzają w inne plamki wytworzone przez zbiór sekwencji.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że pokrywa się części powierzchni za pomocą powłoki ablacyjnej, przed i pomiędzy sekwencjami występującymi w zbiorze sekwencji laserowego młotkowania udarowego.
7. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na krawędzi natarcia albo krawędzi spływu łopatek turbiny gazowej, zamontowanych na elemencie wirnika, znamienny tym, że jednocześnie wykonuje się laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania (54, 55)

PL 203 868 B1 wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej (102, 104) o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) pod pierwszym i drugim kątem wypukłym (110, 111) w odniesieniu do powierzchni tak, aby wytworzyć na powierzchniach eliptyczne plamki laserowe (60), wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają powierzchnie nacisku i zasysania (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe (60) i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosuje się eliptyczne plamki laserowe (60) mające wielką oś (64) wystającą poza krawędź powierzchni i poprzeczną małą oś (66), a eliptyczne plamki laserowe (60) nakładają się w około 50%.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.
10. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi (102,104) a powierzchniami odbywający się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.
11. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na krawędzi natarcia albo spływu łopatek turbiny gazowej, zamontowanych na elemencie wirnika opisanych wokół osi obrotu, o pierścieniowej przestrzeni pomiędzy przyległymi, osiowo oddalonymi przednim i tylnym rzędem łopatek, znamienny tym, że przez laserowo młotkowane udarowo krawędzie ogranicza się przestrzeń, a jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania (54, 55) przeprowadza się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej (102, 104) o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) pod pierwszym i drugim kątem wypukłym (110, 111) w odniesieniu do powierzchni tak, aby wytworzyć na powierzchniach eliptyczne plamki laserowe (60) i pod trzecim kątem wypukłym (114) w odniesieniu do osi, gdzie trzeci kąt wypukły (114) jest odpowiedni do tego, aby omijał łopatki w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe (60) i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe, wywołane laserowym młotkowaniem laserowym udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się eliptyczne plamki laserowe (60) mające wielką oś (64) wystającą poza krawędź powierzchni i poprzeczną małą oś (66), a eliptyczne plamki laserowe (60) nakładają się w około 50%.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.
14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi a powierzchniami realizuje się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.
15. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na krawędzi natarcia albo spływu łopatek turbiny gazowej, zamontowanych na elemencie wirnika, znamienny tym, że jednocześnie wykonuje się laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania (54, 55) wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej (102, 104) o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą wiązkę laserową (102) pod pierwszym kątem wypukłym (110) w odniesieniu do powierzchni nacisku (54) tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe (60) na powierzchni nacisku (54), wystrzeliwuje się drugą wiązkę laserową (104) pod kątem prostym w odniesieniu do powierzchni zasysania (55) tak, aby utworzyć kołowe plamki laserowe (80) na powierzchni zasysania (55), wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe (60) i kołowe plamki laserowe (80) oraz wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.

PL 203 868 B1
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że stosuje się eliptyczne plamki laserowe (60) mające wielką oś (64) wystającą poza krawędź powierzchni i poprzeczną małą oś (66), a eliptyczne plamki laserowe (60) nakładają się w około 50%.
17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.
18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi a powierzchniami realizuje się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.
19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że stosuje się ruch liniowy i co najmniej jeden rząd przyległych plamek laserowych na każdej powierzchni ma w zasadzie równo oddalone liniowo ustawione punkty środkowe (72).
20. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na krawędzi natarcia albo spływu łopatek turbiny gazowej zamontowanych na elemencie wirnika opisanych wokół osi obrotu, o pierścieniowej przestrzeni pomiędzy przyległymi, osiowo oddalonymi przednim i tylnym rzędem łopatek, znamienny tym, że przez laserowo młotkowane udarowo krawędzie ogranicza się przestrzeń, a jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania (54, 55) przeprowadza się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej (102, 104) o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą wiązkę laserową (102) pod pierwszym kątem wypukłym (110) w odniesieniu do powierzchni nacisku (54) tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe (60) na powierzchni nacisku (54) i pod trzecim kątem wypukłym (114) w odniesieniu do osi, a trzeci kąt wypukły (114) jest odpowiedni do ominięcia łopatek w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się drugą wiązkę laserową (104) pod kątem prostym w odniesieniu do powierzchni zasysania (55) tak, aby utworzyć kołowe plamki laserowe (60) na powierzchni zasysania (55) i pod trzecim kątem wypukłym (114) w odniesieniu do osi, gdzie trzeci kąt wypukły (114) jest odpowiedni do ominięcia łopatek w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe (60) i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem laserowym udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.
21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że stosuje się eliptyczne plamki laserowe (60) mające wielką oś (64) wystającą poza krawędź powierzchni i poprzeczną małą oś (66), a eliptyczne plamki laserowe (60) nakładają się w około 50%.
22. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.
23. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.
24. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi a powierzchniami realizuje się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.
25. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na pierwszej i drugiej powierzchni przeciwległych pierwszej i drugiej strony przedmiotu, znamienny tym, że jednocześnie wystrzeliwuje się wypukłe pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) pod pierwszym i drugim kątem wypukłym (110, 111) w odniesieniu do pierwszej i drugiej powierzchni (54, 55) tak, że wytwarzają na powierzchniach zachodzące na siebie przyległe plamki laserowe (60), stosuje się każdą wypukłą wiązkę laserową (102, 104) mający energię w zakresie 1 - 10 dżuli, a każda plamka laserowa (60) ma powierzchnię (AD) w zakresie 0,79 - 3,14 mm², wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, przez które przechodzą równolegle pierwsza i druga oś (AX1, AX2) prostopadłe do pierwszej i drugiej powierzchni, odpowiednio w pierwszym i drugim punkcie środkowym i w taki sposób, że osie pierwsza i druga są przesunięte, oraz wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104), aby wytworzyć obszary mające ściskające naprężenia szczątkowe spowodowane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach przedmiotu.
26. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na pierwszej i drugiej powierzchni przeciwległych pierwszej i drugiej strony przedmiotu, znamienny tym, że jednocześnie wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) pod pierwszym i drugim kątem wypuk16

PL 203 868 B1 łym (110, 111) w odniesieniu do pierwszej i drugiej powierzchni (54, 55) tak, że wytwarza się na powierzchniach zachodzące na siebie, przyległe plamki laserowe (60), stosuje się każdą wypukłą wiązkę laserową (102, 104) mającą energię w zakresie 1 -10 dżuli, a każda plamka laserowa (60) ma powierzchnię (AD) w zakresie 0,79 - 3,14 mm², wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz wystrzeliwuje się wiązki laserowe (102, 104), aby wytworzyć obszary mające ściskające naprężenia szczątkowe spowodowane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach przedmiotu.
27. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że kształtuje się czasowo każdy impuls, który ma czas trwania w przedziale 20 do 30 nanosekund i czas narastania mniejszy od 10 nanosekund.
28. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że stosuje się czas narastania około 4 nanosekundy, a moc lasera wynosi około 3 dżule.
29. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że wiązki laserowe nakierowuje się i wystrzeliwuje się w taki sposób, że wytwarzają na pierwszej i drugiej powierzchni przedmiotu pierwszy i drugi wzór, które mają nakładające się, przyległe rzędy nakładających się przyległych, pierwszych i drugich plamek.
30. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że wytwarza się pierwszy i drugi wzór przez poruszanie ciągłe przedmiotu, podczas gdy odbywa się ciągłe stacjonarne wystrzeliwanie wiązek laserowych za pomocą powtarzalnych impulsów, które mają względnie stały okres, gdzie pierwszą i drugą powierzchnię laserowo młotkuje się udarowo przy użyciu sekwencji, a każda sekwencja obejmuje poruszanie przedmiotu ruchem ciągłym, podczas gdy odbywa się ciągłe stacjonarne wystrzeliwanie na powierzchnię wiązek laserowych w taki sposób, że na każdej części powierzchni przyległe plamki laserowego młotkowania udarowego uderzają w inne plamki wytworzone przez zbiór sekwencji.
31. Sposób według zastrz. 30, znamienny tym, że pokrywa się części powierzchni za pomocą powłoki ablacyjnej, przed i pomiędzy sekwencjami występującymi w zbiorze sekwencji laserowego młotkowania udarowego.
32. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na krawędzi natarcia albo krawędzi spływu łopatek turbiny gazowej, zamontowanych na elemencie wirnika, znamienny tym, że stosuje się jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania (54, 55) wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej (102, 104) o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) pod pierwszym i drugim kątem wypukłym (110, 111) w odniesieniu do powierzchni tak, aby wytworzyć na powierzchniach eliptyczne plamki laserowe (60), wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe (60) i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.
33. Sposób według zastrz. 32, znamienny tym, że stosuje się eliptyczne plamki laserowe (60) mające wielką oś (64) wystającą poza krawędź powierzchni i poprzeczną małą oś (66), a eliptyczne plamki laserowe (60) nakładają się w około 50%.
34. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.
35. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi (102, 104) a powierzchniami realizuje się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.
36. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na krawędzi natarcia albo spływu łopatek turbiny gazowej, zamontowanych na elemencie wirnika opisanych wokół osi obrotu, o pierścieniowej przestrzeni pomiędzy przyległymi, osiowo oddalonymi przednim i tylnym rzędem łopatek, znamienny tym, że przez laserowo młotkowane udarowo krawędzie ogranicza się przestrzeń, jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania (54, 55) przeprowadza się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej (102, 104) o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) pod pierwszym i drugim kątem wypukłym (110, 111) w odniesieniu do powierzchni tak, aby wytworzyć na powierzchPL 203 868 B1 niach eliptyczne plamki laserowe (60) i pod trzecim kątem wypukłym (114) w odniesieniu do osi, gdzie stosuje się trzeci kąt wypukły (114) odpowiedni do tego, aby omijał łopatki w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe, eliptyczne plamki laserowe (60) i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.
37. Sposób według zastrz. 36, znamienny tym, że stosuje się eliptyczne plamki laserowe (60) mające wielką oś (64) wystającą poza krawędź powierzchni i poprzeczną małą oś (66), a eliptyczne plamki laserowe (60) nakładają się w około 50%.
38. Sposób według zastrz. 37, znamienny tym, że stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.
39. Sposób według zastrz. 37, znamienny tym, że ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi a powierzchniami realizuje się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.
40. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na krawędzi natarcia albo spływu łopatek turbiny gazowej, zamontowanych na elemencie wirnika, znamienny tym, że jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania (54, 55) realizuje się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej (102, 104) o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą wiązkę laserową (102) pod pierwszym kątem wypukłym (110) w odniesieniu do powierzchni nacisku (54) tak aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe (60) na powierzchni nacisku (54), wystrzeliwuje się drugą wiązkę laserową (104) pod kątem prostym w odniesieniu do powierzchni zasysania (55) tak, aby utworzyć kołowe plamki laserowe (80) na powierzchni zasysania (55), wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe (60) i kołowe plamki laserowe (80) oraz wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.
41. Sposób według zastrz. 40, znamienny tym, że stosuje się eliptyczne plamki laserowe (60) mające wielką oś (64) wystającą poza krawędź powierzchni i poprzeczną małą oś (66), a eliptyczne plamki laserowe (60) nakładają się w około 50%.
42. Sposób według zastrz. 40, znamienny tym, że stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.
43. Sposób według zastrz. 42, znamienny tym, że ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi a powierzchniami realizuje się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.
44. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że ruch stosuje się liniowy i co najmniej jeden rząd przyległych plamek laserowych na każdej powierzchni ma w zasadzie równo oddalone, liniowo ustawione punkty środkowe (72).
45. Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu na krawędzi natarcia albo spływu łopatek turbiny gazowej, zamontowanych na elemencie wirnika opisanych wokół osi obrotu, o pierścieniowej przestrzeni pomiędzy przyległymi, osiowo oddalonymi przednim i tylnym rzędem łopatek, znamienny tym, że przez laserowo młotkowane udarowo krawędzie ogranicza się przestrzeń, jednoczesne laserowe młotkowanie udarowe powierzchni nacisku i zasysania (54, 55) realizuje się wzdłuż jednej z krawędzi łopatki, za pomocą pierwszej i drugiej wypukłej wiązki laserowej (102, 104) o przekroju kołowym, wystrzeliwuje się pierwszą wiązkę laserową (102) pod pierwszym kątem wypukłym (110) w odniesieniu do powierzchni nacisku (54) tak, aby utworzyć eliptyczne plamki laserowe (60) na powierzchni nacisku (54) i pod drugim kątem wypukłym (111) w odniesieniu do osi, gdzie drugi kąt wypukły (111) jest odpowiedni do ominięcia łopatek w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się drugą wiązkę laserową (104) pod kątem prostopadłym w odniesieniu do powierzchni zasysania (55) tak, aby utworzyć kołowe plamki laserowe (80) na powierzchni zasysania (55) i pod drugim kątem wypukłym (111) w odniesieniu do osi, gdzie drugi kąt wypukły (111) jest odpowiedni do ominięcia łopatek w przyległym rzędzie łopatek, wystrzeliwuje się pierwszą i drugą wiązkę laserową (102, 104) tak, że pierwsza i druga oś (CL1, CL2) pierwszej i drugiej wiązki laserowej (102, 104) trafiają

PL 203 868 B1 pierwszą i drugą powierzchnię (54, 55) w pierwszym i drugim punkcie środkowym (A1, A2) wiązki laserowej, które są rozmieszczone wzdłużnie i przesunięte poprzecznie względem siebie oraz nakłada się przyległe eliptyczne plamki laserowe (60) i wystrzeliwuje się wiązki laserowe z energią wystarczającą do wytwarzania obszarów mających ściskające naprężenia szczątkowe wywołane laserowym młotkowaniem udarowym, rozciągające się na powierzchniach łopatki.
46. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że stosuje się eliptyczne plamki laserowe (60) mające wielką oś (64) wystającą poza krawędź powierzchni i poprzeczną małą oś (66), a eliptyczne plamki laserowe (60) nakładają się w około 50%.
47. Sposób według zastrz. 45, znamienny tym, że stosuję się plamki laserowe wystające poza krawędź.
48. Sposób według zastrz. 46, znamienny tym, że stosuje się plamki laserowe wystające poza krawędź.
49. Sposób według zastrz. 47, znamienny tym, że ruch względny pomiędzy wiązkami laserowymi a powierzchniami realizuje się podczas wystrzeliwania wiązek laserowych.