Analiza pomiarów ciśnienia fali uderzeniowej w eksperymentach laserowego umacniania udarowego

W pracy opisano metodę laserowego umacniania udarowego pozwalającą nawet dziesięciokrotnie zwiększyć wytrzymałość zmęczeniową niektórych części metalowych. Opracowanie technologii tej obróbki nadającej się do wdrożenia przemysłowego wymaga m.in. pomiaru ciśnienia fal uderzeniowych. Ciśnienie fal mierzono za pomocą polimerowego czujnika ciśnienia typu PVDF. Zamieszczono porównanie wyników pomiarów oraz numerycznego modelowania wzbudzania i propagacji fal uderzeniowych przez impulsowe promieniowanie laserowe. Do modelowania wykorzystano równania hydrodynamiki w przybliżeniu jednowymiarowym, które rozwiązywano metodą różnic skończonych. Wyjaśniono, w jaki sposób modyfikacja eksperymentu związana z pomiarem ciśnienia zakłóca proces laserowego umacniania udarowego. Mimo stosowania uproszczonego modelu numerycznego uzyskano niezłą zgodność wyników obliczeń i pomiarów. Zamieszczone porównania pozwalają wyciągać wnioski dotyczące rzeczywistej wartości amplitud fal w ośrodkach bezpośrednio stykających się z czujnikiem.

The method of laser shock processing is described in the paper. The method allows us to significantly improve the fatigue strength of metal parts (ten times in the case of titanium blades of turbine). In the course of development of laser shock processing method appropriate for industrial applications, measurement of laser induced shockwave pressure is necessary. Shockwave pressure was measured with the use of PVDF pressure gauges. A comparison of both, numerical modelling of laser induced shockwaves and results of shockwave pressure measurements is presented in the work. One dimensional equations of hydrodynamic were used for mathematical description of the process. The equations were solved with the use of finite difference method. In spite of a very simple numerical model used, quite good agreement was obtained. It was shown that modification of the experimental setup related to measurements influences shockwave pressure profile. The comparison of numerical and experimental results indicates what is the true value of pressure in media contacting with PVDF gauge. In the course of laser shock processing without pressure measurement, the shockwave pressure profile is quite simple.