抑制金属构件疲劳破坏之雷射局部加热方法

摘要

本发明是利用雷射光束在金属构件之裂缝或裂缝可能起源处的前方施以局部加热，藉此引发一个残留压应力场，以抑制疲劳裂缝之成长，进而延长金属构件之疲劳寿限的一种制程方法。雷射光束具有高功率密度之特性，它可精确控制热输入量，且可选择在金属构件特定之局部区域迅速加热。此种处理方法所须之热量很小，不须考虑变形的问题，因此特别适用在一些小型之精密构件上。本发明对于金属构件疲劳破坏之防治与疲劳裂缝成长之抑制有很大之助益。

主权项

1.一种利用雷射局部加热法产生残留压应力,用于抑制金属构件疲劳裂缝成长,以防治其发生疲劳破坏之制程,此制程包含下列处理步骤:a.首先将欲处理之金属构件表面喷覆一层增加雷射光束吸收率之黑漆;b.以雷射光束在金属构件之特定局部区域照射短暂时间或进行扫描。2.根据申请专利范围第1项之方法,其金属构件之材质可为不锈钢、碳钢、合金钢或其他种类之金属材料。3.根据申请专利范围第1项之方法,其金属构件之特定局部区域为金属构件之裂缝或裂缝可能起源点的前方适当位置。第一图为一板状金属构件进行雷射局部加热处理之示意图;第二图系说明当裂缝成长方向无法确定时,可利用带状雷射处理区取代如第一图之圆形雷射处理区,用以阻止疲劳裂缝之成长;第三图是用于测试疲劳裂缝成长速率所用之CT(Compact--Tension)试片(ASTM E647--86规范)详细尺寸;第四图是一组304不锈钢CT试片(编号S--0,S--1,S--2,S--3,S--4)之雷射局部处理区域及其在试片上位置示意图;第五图是S--1与S--2试片在其圆形雷射处理区中沿X轴(平行疲劳裂缝成长方向)分布之Y方向(垂直疲劳裂缝成长方向)残留应力(C;第六图系比较母材(S--0试片)与雷射处理S--1试片之疲劳裂缝成长特性;第七图系比较母材(S--0试片)与雷射处理S--2试片之疲劳裂缝成长特性;第八图系比较母材(S--0试片)与雷射处理S--3试