第4章 マイクロレーザープロセシング

8. レーザーピーニング

著者:佐野 雄二

1. はじめに

 レーザーピーニング(Laserpeening)は、水中の材料に尖頭値の高いパルスレーザーを照射して表面を冷間加工することにより、圧縮残留応力と加工硬化層を形成する技術である1)。ショットピーニング(Shotpeening)2)との類似性からレーザーピーニングと呼ばれているが、欧米ではレーザー衝撃処理(Laser shock processing)ということも多い3〜8)
 ショットピーニング2)と比較すると、レーザーピーニングは1ショット(1パルス)のエネルギーが桁違いに大きい。このため、効果は深さ1mmにも及び9)高い信頼性が要求される航空機部品の疲労対策10)や原子力発電所の応力腐食割れ(SCC;stress corrosion cracking)の防止策11)として使用されている。また、レーザーピーニングは、材質・形状・部位に応じてパルスエネルギーなどの緒条件を制御することが可能であり、ショットのような回収物がない、非接触で反力がない等の特徴を備えている。

2. レーザーピーニングの原理

 レーザーピーニングの原理を、図1を用いて説明する。水中の材料にパルス幅が数nsの強いレーザー光を集光して照射すると、材料の表層がアブレーションされ、表面に高圧の金属プラズマが発生する。水中では水の慣性によってプラズマの膨張が妨げられるため、プラズマの圧力は空気中と比較して10〜100倍となり数GPaに達する12、13)。この圧力によって衝撃波が発生し、材料中を伝播する。衝撃波による動的な応力によって材料は塑性変形を受け、衝撃波の通過後は弾性拘束によって材料の表層に圧縮残留応力が形成される1、9)
 レーザーピーニングには、米国14、15)およびフランス16)と、日本17)で開発された2つのプロセスがある。両者の特徴を比較して表1にまとめて示す。

無料ユーザー登録

続きを読むにはユーザー登録が必要です。
登録することで3000以上ある記事全てを無料でご覧頂けます。
SNS(Facebook, Google+)アカウントが持っているお客様は、右のサイドバーですぐにログインできます。 あるいは、既に登録されている方はユーザー名とパスワードを入力してログインしてください。
*メールアドレスの間違いが増えています。正しいメールアドレスでないとご登録が完了しないのでお気を付けください。

既存ユーザのログイン
   
新規ユーザー登録
*必須項目