レーザーショックピーニングのシステム及び方法
【課題】レーザーショックピーニングの有効性のリアルタイムモニタリングのためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】レーザーショックピーニング用のシステム１０は、レーザーパルス２０をワークピース２４の第１の面２２に向けるように配置されたレーザー１２と、ワークピース２４の第２の面３６上のカプラー３０とを含んでいる。このシステム１０はさらに、カプラー３０の速度を測定するように配置されたドップラーシフト検出器１６を含んでいる。
【解決手段】レーザーショックピーニング用のシステム１０は、レーザーパルス２０をワークピース２４の第１の面２２に向けるように配置されたレーザー１２と、ワークピース２４の第２の面３６上のカプラー３０とを含んでいる。このシステム１０はさらに、カプラー３０の速度を測定するように配置されたドップラーシフト検出器１６を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にレーザーショックピーニングを用いて金属を硬化するためのシステム及び方法に関する。特に、本発明は、レーザーショックピーニングの有効性のリアルタイムモニタリングのためのシステム及び方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
ピーニングは、金属の物性を改良するための周知の加工処理法である。通常、ハンマーの一撃のような機械的手段により、又はショットブラスト（例えば、ショットピーニング）により創成されるピーニング衝撃は、金属表面を塑性変形させて表面又はその下に残留圧縮応力を、また内部に引張応力を生成する。金属表面の圧縮応力は金属の金属疲労及び亀裂成長に対する耐性を向上させる。
【０００３】
金属表面にピーニング衝撃をもたらすためにハンマーの一撃又はショットブラストの代わりにレーザーパルスを使用してもよい。典型的なレーザーショットピーニングシステムでは、黒色テープ又は塗料のような不透明コーティングを金属表面に設けてアブレーティブコーティングを形成する。このアブレーティブコーティングの上の、通常水の流れの形態の半透明層はタンプとして作用する。目標の表面に集中した短いレーザーパルスがアブレーティブコーティングを爆発させ、半透明層が生成した衝撃波を標的材料の表面内に向ける。次に、レーザービームの位置を変え、工程を繰り返して、標的材料の表面に並んだわずかな圧縮及び深さの凹みを創成することができる。このレーザーパルスの再配置は、レーザーパルスを標的材料の表面の特定の位置に正確に向けるようにコンピューター又はロボットにより制御することが多い。レーザーショックピーニングは通例、標的表面近くの、慣用のショットピーニング処理で達成できるものより四倍深いところに残留圧縮応力の層を生成する。
【０００４】
レーザーショックピーニングシステムは、標的材料内に付与されるエネルギーの量と位置を測定するためにセンサー及び回路を含んでいることが多い。例えば、標的材料に取り付けた圧電トランスデューサーを使用して、レーザーパルスにより生成した衝撃波を感知し、その衝撃波に比例する電流を生成させることができる。しかし、圧電トランスデューサーの公知の不都合は、レーザーパルスにより生成した衝撃波が圧電トランスデューサーに損傷を及ぼすことが多いということである。結果として、各々のレーザーショックピーニングサイクルに対して複数の圧電トランスデューサーが必要とされ、レーザーショックピーニングの有効性を連続的にモニターする能力が制限される。
【０００５】
レーザーショックピーニングの有効性をモニターするのに圧電トランスデューサーを使用することに伴うもう１つの不都合は、レーザーショックピーニング工程における、この工程の有効性を損なうわずかな不具合に対する感受性に欠けることである。例えば、検討の結果、圧電トランスデューサーは半透明層、アブレーティブ層、又はレーザーパルスのエネルギーレベルの欠陥を確実に確認する感度に欠けていることが示されている。このシステムにおけるこれらの欠陥はいずれも、標的材料の表面に付与されるエネルギーの量を低減し得、それに対応して標的材料内に生成する圧縮応力の量と深さが低減し得る。結果として、圧電トランスデューサーはレーザーショックピーニング工程の不具合を確実に確認することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７３９７４２１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の局面及び利点は、以下の詳細な説明に記載されているか、又はその説明から明らかになるか、又は本発明の実施により確認できる。
【０００８】
本発明の１つの実施形態はレーザーショックピーニング用のシステムである。このシステムは、レーザーパルスをワークピースの第１の面に向けるように配置されたレーザーと、ワークピースの第２の面上のカプラーとを含んでいる。このシステムはさらに、カプラーの速度を測定するように配置されたドップラーシフト検出器を含んでいる。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、レーザーパルスをワークピースの第１の面に向けるように配置されたレーザー、ワークピースの第２の面上のカプラー、及びカプラーの速度を増幅するための手段を含む、レーザーショックピーニングのためのシステムである。このシステムはさらに、カプラーの速度を増幅するための手段の少なくとも一部分の速度を測定するように配置されたドップラーシフト検出器を含んでいる。
【００１０】
また、本発明は、レーザーショックピーニングのための方法も含む。この方法は、ワークピースの第１の面内にレーザーパルスからのある量のエネルギーを付与し、第１の振動数を有するパルスをワークピースの第２の面に伝送することを含んでいる。この方法はさらに、第２の振動数を有する反射されたパルスをワークピースの第２の面から受け取り、第１の振動数と第２の振動数との差に基づいてワークピースの速度を決定することを含んでいる。
【００１１】
当業者は、本明細書を参照することで、かかる実施形態の特徴及び局面などをより良好に理解できるであろう。
【００１２】
以下の本明細書では、図面を参照して、当業者に対して最良の態様を含めて本発明の明確かつ十分な開示をより具体的に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態によるレーザーショックピーニングシステムを示す。
【図２】図２は、本発明の代わりの実施形態によるレーザーショックピーニングシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の現状の実施形態を詳細に説明する。その１以上の具体例を添付の図面に示す。以下の詳細な説明では、図面中の部分を参照するのに数字及び文字による表示を使用する。図面及び以下の説明中同じ又は類似の表示は本発明の同じ又は類似の部分を指して使用されている。
【００１５】
各例は本発明の説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。実際、当業者には了解されるように、本発明には、その範囲又は思想から逸脱することなく修正及び変更を加えることができる。例えば、１つの実施形態の部分として例示又は記載された特徴は別の実施形態で使用してさらに別の実施形態とすることができる。従って、本発明は、かかる修正及び変更を特許請求の範囲及びその均等の範囲内に入るものとして包含するものである。
【００１６】
図１は、本発明の１つの実施形態によるレーザーショックピーニングシステム１０を示す。図１に示されているように、システム１０はレーザー１２、標的１４、ドップラーシフト検出器１６、及びコントローラー１８を含み得る。
【００１７】
レーザー１２はレーザーパルス２０を標的１４に向けるように配置されている。このレーザー１２は、鏡とレンズの光学連鎖によりレーザーパルス２０を生じる高エネルギーのパルス式ネオジム−ガラスレーザーのような当技術分野で公知のいかなるレーザーでもよい。レーザーパルス２０の持続時間、波長、及びエネルギーレベルは、標的１４の具体的な組成、標的１４の厚さ、個々のレーザーパルス２０の数及び間隔、並びに標的１４に付与されるべきエネルギーの所望の量のような様々な作動条件に応じて変化し得る。例えば、レーザーパルス２０はおよそ１５〜３０ナノ秒の長さ、波長およそ１ミクロン、及びエネルギー５０ジュール以上であり得る。具体例として、波長１ミクロンの２５ナノ秒レーザーパルスは２５ジュール程度のエネルギーを標的１４に付与し、百万ポンド／平方インチ程度の圧力パルスを標的１４の表面２２に生成し得る。
【００１８】
標的１４は、一般に、硬化しようとするワークピース２４、アブレーティブ層２６、半透明層２８、及びカプラー３０を含んでいる。ワークピース２４は、疲労破壊を起こし易いアルミニウム合金、チタン合金、ニッケル超合金、鋳鉄、他の鉄合金、及びノッチ、孔、角、又はその他の特徴を有する事実上あらゆる金属部品のような硬化することにより利益を受けることができるあらゆる材料を含み得る。アブレーティブ層２６はワークピース２４の表面２２に設けられた不透明材料の薄いコーティングであり得る。例えば、アブレーティブ層２６はワークピース２４の表面２２に設けられる黒色テープ又は塗料の薄い層からなり得る。半透明層２８は、通例、アブレーティブ層２６を覆って付けられた水その他の半透明又は透明材料の薄いシートである。例えば、図１に示されているように、給水３２により、水の連続的な流れをアブレーティブ層２６を覆うように向かわせて半透明層２８を形成することができる。
【００１９】
ワークピース２４の表面２２上の半透明オーバーレイ２８とアブレーティブ層２６の組合せにより、ワークピース２４の表面２２内にエネルギーを付与するレーザーパルス２０の能力が高められる。レーザーパルス２０は半透明層２８を貫通し、アブレーティブ層２６に当たり、そこでアブレーティブ層２６を気化させる。アブレーティブ層２６から生成した蒸気は入って来るレーザーエネルギーを吸収し、急速に加熱され、ワークピース２４の表面２２と半透明層２８との間で膨張する。その結果半透明層２８とワークピース２４の表面２２との間に生じた圧力は衝撃波を創成し、この衝撃がワークピース２４を通って伝搬してワークピース２４を塑性変形させ、ワークピース２４内の所望の位置に圧縮応力の窪み(yield)３４を生成する。この衝撃波により生じた塑性変形はワークピース２４の表面２２内に歪み硬化と圧縮残留応力を生成する。
【００２０】
図示したワークピース２４上の衝撃点の形状は一般に丸いが、必要であれば、最も効率的かつ効果的な加工処理条件をもたらすように他の形状を使用してもよい。１つのパルスで処理される領域の大きさは、ワークピース２４の組成、使用するレーザー１２、及びその他の加工処理要因のような幾つかの工程に特有の要因に依存する。処理される領域の大きさは直径がおよそ２．５ミリメートル〜２５ミリメートルの範囲であり得るが、本発明は処理される領域の大きさにより制限されることはない。
【００２１】
カプラー３０は、一般に、ワークピース２４の処理される表面２２と反対側の面３６上に位置する。カプラー３０は、ワークピース２４とカプラー３０間の伝達損失が最小になるようにワークピース２４に接続された音響的に追従する材料からなり得る。例えば、カプラー３０はワークピース２４と同一の材料からなってもよいし、或いはカプラー３０はワークピース２４の密度に近似するようにカプラー３０の密度を調整するために添加剤を含む異なる材料からなってもよい。カプラー３０の密度はワークピース２４の密度のおよそ３０パーセント以内であることができ、特定の実施形態において、カプラー３０の密度はワークピース２４のおよそ２０パーセント以内、又はおよそ１０パーセント以内であることができる。同様に、カプラー３０を通る音速はワークピース２４を通る音速のおよそ３０パーセント以内であることができ、特定の実施形態において、カプラー３０を通る音速はワークピース２４のおよそ２０パーセント以内、又はおよそ１０パーセント以内であることができる。カプラー３０の密度、音速、及び音響インピーダンスを調節してワークピース２４のものに近付けることによって、レーザーパルス２０により生成した衝撃波は、ワークピース２４とカプラー３０の両方をおよそ同じ速度で伝搬し、カプラー３０は衝撃波がワークピース２４内へ戻る反射（これは、ワークピース２４内に前から存在する亀裂の伝搬を起こし得る）を防止又は低減する。
【００２２】
水、油、接着剤、糊、又はその他の非圧縮性の材料の薄い塗膜（図には示していない）を使用して、カプラー３０をワークピース２４の背面３６に取り付け又は接続することができる。カプラー３０を通るエネルギーの伝搬により、ワークピース２４を通って伝搬したこれに付与されたエネルギーに比例する速度でカプラー３０が振動させられる。従って、このシステム１０は、カプラー３０の速度を測定することにより、ワークピース２４内に付与されたエネルギーの量を決定することができる。
【００２３】
ドップラーシフト検出器１６は、カプラー３０の速度により生じた振動数シフト、すなわちドップラーシフトに基づいてカプラー３０の速度を測定するように配置することができる。ドップラーシフト検出器１６は、当技術分野で知られているいかなるドップラーシフト検出器でもよく、図１に示した機能要素の幾つか又は全てを含み得る。図１に示されているように、ドップラーシフト検出器１６は機能上送信機３８、受信機４０、及び復調機４２を含んでいる。本発明の範囲内の代わりの実施形態においては、送信機３８と受信機４０を組み合わせて、伝送と受信の双方を行う単一のトランスデューサー部品にしてもよい。
【００２４】
送信機３８は試験パルス４４を生成し、その試験パルス４４をワークピース２４の方に、より具体的にはカプラー３０の方に向けて、また受信機４０及び／又は復調機４２の少なくとも１つに送る。試験パルス４４は、初期振動数Ｆ1を有するマイクロ波、レーザーパルス、音波、又はその他類似の高い振動数のパルスでよい。試験パルス４４はワークピース、より具体的にはカプラー３０に衝突し、反射パルス４６を生成する。ワークピース２４及び／又はカプラー３０の相対運動により、試験パルス４４の振動数にドップラーシフトが誘発され、試験パルス４４と反射パルス４６の間の振動数の変化は次式に従って計算することができる。
ΔＦ＝２Ｆ1（ｖs／ｃ）ｃｏｓθ
式中、Ｆ1は試験パルス４４の初期振動数であり、ｖsはワークピース２４及び／又はカプラー３０の速度であり、ｃは試験パルス４４の速度であり、θは入射の角度（図１参照）である。
【００２５】
受信機４０はいかなるタイプの非接触式トランスデューサーであってもよく、送信機３８からの試験パルス４４とワークピース２４及び／又はカプラー３０からの反射パルス４６とを受信し、試験パルス４４と反射パルス４６の振動数を反映する信号４８を復調機４２に送る。復調機４２は、試験パルス４４と比較した反射パルス４６のドップラーシフトした振動数に基づいてワークピース２４及び／又はカプラー３０の速度を決定する。次に、この復調機４２が、ワークピース２４及び／又はカプラー３０の計算された速度を反映する信号５０をコントローラー１８に送る。コントローラー１８の仕様に応じて、復調機４２及び／又はコントローラー１８は、信号５０をコントローラー１８で比較するためのデジタル値に変換するアナログ・デジタルコンバーターを含み得る。
【００２６】
コントローラー１８は、復調機４２からの信号５０を受け取り、この信号５０をコントローラー１８にプログラミングされた１以上の所定の限界値と比較するコンパレーターからなり得る。この信号５０が所定の限界値を越えていれば、レーザー１２によりワークピース２４に付与されたエネルギーの量は充分であり、コントローラー１８はシステム１０が的確に機能していることを表示する。逆に、信号５０が１以上の所定の限界値を越えていない場合、レーザー１２によりワークピース２４に付与されたエネルギーの量は充分でなく、コントローラー１８はシステム１０がうまく機能していないことを表示する。例えば、半透明層２８及び／又はアブレーティブ層２６がないか又は薄過ぎる場合、レーザーパルス２０により生成する衝撃波の大きさが小さくなり、それに対応して、ワークピース２４に付与されここを通って伝搬されるエネルギーの量が低くなる。同様に、短か過ぎるか、不正確に向けられているか、又は不充分なエネルギーであるレーザーパルス２０では、それに対応して、ワークピース２４に付与されここを通って伝搬されるエネルギーの量が低下する。システム１０内のこれらの可能な不具合のいずれかにより起こる、ワークピース２４に付与されここを通って伝搬されるエネルギーの低下に対応して、ワークピース２４及び／又はカプラー３０の速度の低下が生じる。このワークピース２４及び／又はカプラー３０の速度の低下が１以上の所定の限界値を下回ると、制御システム１８はこの異常に低い速度を検出し、システム１０が的確に作動していないことを示す表示を与える。このようにして、システム１０はレーザーショックピーニング工程の有効性及び効率をリアルタイムでモニターすることができる。
【００２７】
システム１０の作動の量的な一例として、質量５０キログラムのステンレス鋼ワークピースに２５ジュールのエネルギーを付与するレーザーパルスが音響的に調和したカプラーで２０フィート／秒の振動を誘発すると仮定する。各々のレーザーパルスで少なくとも２５ジュールのエネルギーをワークピースに付与することが望まれる場合、コントローラーは、２０フィート／秒より低いカプラーの速度を特定するように所定の限界値をプログラミングすることができる。もちろん、ワークピースに付与されるエネルギー及びその結果生じるカプラーの速度として挙げた上記の値は単なる例示である。これら及び他の測定値に対する実際の値は具体的なレーザー、ワークピース、幾何学的条件、及びショックピーニングシステムに関連するその他の変量に依存し、当業者は容易に計算又は決定することができる。
【００２８】
図１に示されているように、システム１０はさらに、いろいろな位置に複数の受信機、トランスデューサー、又はマイクロホン５２を含んでいることができる。各々のマイクロホン５２は、ワークピース２４の表面２２に対するレーザーパルス２０の衝撃により生成したエネルギー波、例えば音波の反射を受信し、タイミング信号５４をコントローラー１８に送るように配置されている。その後、コントローラー１８は各々のマイクロホン５２からのタイミング信号５４を比較し、ワークピース２４の表面２２上のレーザーパルス２０の正確な位置を三角測量することができる。このようにして、コントローラー１８は、ワークピース２４の表面２２上の各々のレーザーパルス２０の位置を正確に示すことができる。コントローラー１８がシステム１０のレーザーパルス２０のいずれかで不具合を検出した場合、コントローラー１８は不十分なレーザーパルス２０の正確な位置を提供し得、所望であれば再度実行し得る。
【００２９】
図２は、本発明の代わりの実施形態によるレーザーショックピーニングシステム６０を示す。ここでもシステム６０は一般に、図１に示した実施形態に関して既に説明したようなレーザー１２、標的１４、ドップラーシフト検出器１６、及びコントローラー１８を含んでいる。レーザー１２からのレーザーパルス２０は半透明層２８を貫通し、アブレーティブ層２６に当たり、そこで即座にアブレーティブ層２６を気化させる。アブレーティブ層２６から生じた蒸気は入って来るレーザーエネルギーを吸収し、急速に加熱され、ワークピース２４の表面２２と半透明層２８との間に拡がる。その結果半透明層２８とワークピース２４の表面２２との間に創成された圧力により、ワークピース２４内を通って伝搬して、ワークピース２４を塑性変形させると共にワークピース２４の所望の位置に圧縮応力窪み３４を生成する衝撃波が創成される。この衝撃波により生じた塑性変形によって、ワークピース２４の表面２２に歪み硬化と圧縮残留応力が生じる。
【００３０】
レーザーパルス２０により生じた衝撃波は、ワークピース２４とカプラー３０の両方を通っておよそ同じ速さで、ワークピース２４内に反射される（これは、前から存在する亀裂を伝搬させ得る）ことなく伝搬する。ワークピース２４を通るエネルギーの伝搬によって、カプラー３０は、ワークピース２４に付与されここを通って伝搬したエネルギーに比例する速度で振動させられる。
【００３１】
図２に示したシステム６０はさらに、ワークピース２４又はカプラー３０の少なくとも１つに取り付け又は連結された増幅手段６２を含んでいる。増幅手段６２は、ワークピース２４及び／又はカプラー３０の移動に応答して振動することができるあらゆるバネ質量システム(spring mass system)又は加速度計からなることができる。例えば、図２に示されているように、増幅手段６２は、当技術分野で物体同士を接続するために公知のバネ６６、バンド、又はその他の材料によりカプラー３０に取り付けられた部材６４を含み得る。部材６４のような増幅手段６２の少なくとも一部分は、バネ６６の剛性を部材６４の質量で割った値の平方根に比例する振動数で振動する。従って、部材６４の質量とバネ６６の剛性はカプラー３０の速度の増幅を高めるように選択することができる。
【００３２】
ドップラーシフト検出器１６は、試験パルス４４が部材６４のような増幅手段６２の一部分で反射することを除いて、図１に示した実施形態に関して既に記載したように機能する。結果として、増幅手段６２の一部分の相対運動により試験パルス４４の初期振動数にドップラーシフトが誘発され、試験パルス４４と反射パルス４６との間の振動数の変化は次式に従って計算することができる。
ΔＦ＝２Ｆ1（ｖs／ｃ）ｃｏｓθ
ここで、Ｆ1は試験パルス４４の初期振動数であり、ｖsは部材６４の速度であり、ｃは試験パルス４４の速度であり、θは図２に示されている入射の角度である。
【００３３】
ドップラーシフト検出器１６は、試験パルス４４と比較した反射パルス４６のドップラーシフトした振動数に基づいて増幅手段６２の一部分の速度を決定し、増幅手段６２の一部分の計算された速度を反映する信号５０をコントローラー１８に送る。次に、コントローラー１８は、既に記載したように、その信号５０を、コントローラー１８にプログラミングされた１以上の所定の限界値と比較して、そのシステム６０が正常なパラメーター内で作動しているか否か決定する。
【００３４】
上に説明し図１と２に示した実施形態はレーザーショックピーニングの有効性と効率をリアルタイムでモニターする方法を提供し得る。既に記載したように、この方法は、レーザーパルス２０からのある量のエネルギーをワークピース２４の表面２２又は第１の面内に付与することを含んでいる。レーザーパルス２０によりワークピース２４に付与されたエネルギーは、ワークピース２４、カプラー３０、及び／又は増幅手段６２を、ワークピース２４に付与されたエネルギーの量を反映する速度で移動させる。
【００３５】
この方法はさらに、第１の振動数Ｆ1を有する試験パルス４４をワークピース２４の第２の面３６、カプラー３０、及び／又は増幅手段６２に送り、第２の振動数を有する反射パルス４６を受け取ることを含んでいる。この方法は、第１の振動数と第２の振動数との差に基づいてワークピース２４、カプラー３０、及び／又は増幅手段６２の速度を決定する。次いで、この方法は、ワークピース２４、カプラー３０、及び／又は増幅手段６２の速度を１以上の所定の限界値と比較して、レーザーショックピーニングの効率及び／又は有効性を決定することができる。この方法はさらに、レーザーパルス２０からのエネルギー波の反射を受け取り、レーザーパルス２０からのエネルギー波に基づいてワークピース２４に付与されたエネルギーの位置を決定することを含み得る。
【００３６】
以上の説明では例を使用して、最良の形態を含めて本発明を開示し、また当業者が装置又はシステムを作成し使用し、包含される方法を実行することを含めて本発明を実施することを可能にした。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲に定義されており、当業者には明らかなその他の例を含み得る。かかるその他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的に差のない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲に入る。
【符号の説明】
【００３７】
１０ ＬＳＰシステム
１２ レーザー
１４ 標的
１６ ドップラーシフト検出器
１８ コントローラー
２０ レーザーパルス
２２ 標的の表面
２４ ワークピース
２６ アブレーティブ層
２８ 半透明層
３０ カプラー
３２ 給水
３４ 窪み
３６ ワークピースの面
３８ 送信機
４０ 受信機
４２ 復調機
４４ 試験パルス
４６ 反射パルス
４８ 受信機からの信号
５０ 復調機からの信号
５２ マイクロホン
５４ トランスデューサーからのタイミング信号
６０ ＬＳＰシステム
６２ 増幅手段
６４ 部材
６６ バネ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にレーザーショックピーニングを用いて金属を硬化するためのシステム及び方法に関する。特に、本発明は、レーザーショックピーニングの有効性のリアルタイムモニタリングのためのシステム及び方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
ピーニングは、金属の物性を改良するための周知の加工処理法である。通常、ハンマーの一撃のような機械的手段により、又はショットブラスト（例えば、ショットピーニング）により創成されるピーニング衝撃は、金属表面を塑性変形させて表面又はその下に残留圧縮応力を、また内部に引張応力を生成する。金属表面の圧縮応力は金属の金属疲労及び亀裂成長に対する耐性を向上させる。
【０００３】
金属表面にピーニング衝撃をもたらすためにハンマーの一撃又はショットブラストの代わりにレーザーパルスを使用してもよい。典型的なレーザーショットピーニングシステムでは、黒色テープ又は塗料のような不透明コーティングを金属表面に設けてアブレーティブコーティングを形成する。このアブレーティブコーティングの上の、通常水の流れの形態の半透明層はタンプとして作用する。目標の表面に集中した短いレーザーパルスがアブレーティブコーティングを爆発させ、半透明層が生成した衝撃波を標的材料の表面内に向ける。次に、レーザービームの位置を変え、工程を繰り返して、標的材料の表面に並んだわずかな圧縮及び深さの凹みを創成することができる。このレーザーパルスの再配置は、レーザーパルスを標的材料の表面の特定の位置に正確に向けるようにコンピューター又はロボットにより制御することが多い。レーザーショックピーニングは通例、標的表面近くの、慣用のショットピーニング処理で達成できるものより四倍深いところに残留圧縮応力の層を生成する。
【０００４】
レーザーショックピーニングシステムは、標的材料内に付与されるエネルギーの量と位置を測定するためにセンサー及び回路を含んでいることが多い。例えば、標的材料に取り付けた圧電トランスデューサーを使用して、レーザーパルスにより生成した衝撃波を感知し、その衝撃波に比例する電流を生成させることができる。しかし、圧電トランスデューサーの公知の不都合は、レーザーパルスにより生成した衝撃波が圧電トランスデューサーに損傷を及ぼすことが多いということである。結果として、各々のレーザーショックピーニングサイクルに対して複数の圧電トランスデューサーが必要とされ、レーザーショックピーニングの有効性を連続的にモニターする能力が制限される。
【０００５】
レーザーショックピーニングの有効性をモニターするのに圧電トランスデューサーを使用することに伴うもう１つの不都合は、レーザーショックピーニング工程における、この工程の有効性を損なうわずかな不具合に対する感受性に欠けることである。例えば、検討の結果、圧電トランスデューサーは半透明層、アブレーティブ層、又はレーザーパルスのエネルギーレベルの欠陥を確実に確認する感度に欠けていることが示されている。このシステムにおけるこれらの欠陥はいずれも、標的材料の表面に付与されるエネルギーの量を低減し得、それに対応して標的材料内に生成する圧縮応力の量と深さが低減し得る。結果として、圧電トランスデューサーはレーザーショックピーニング工程の不具合を確実に確認することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７３９７４２１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の局面及び利点は、以下の詳細な説明に記載されているか、又はその説明から明らかになるか、又は本発明の実施により確認できる。
【０００８】
本発明の１つの実施形態はレーザーショックピーニング用のシステムである。このシステムは、レーザーパルスをワークピースの第１の面に向けるように配置されたレーザーと、ワークピースの第２の面上のカプラーとを含んでいる。このシステムはさらに、カプラーの速度を測定するように配置されたドップラーシフト検出器を含んでいる。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、レーザーパルスをワークピースの第１の面に向けるように配置されたレーザー、ワークピースの第２の面上のカプラー、及びカプラーの速度を増幅するための手段を含む、レーザーショックピーニングのためのシステムである。このシステムはさらに、カプラーの速度を増幅するための手段の少なくとも一部分の速度を測定するように配置されたドップラーシフト検出器を含んでいる。
【００１０】
また、本発明は、レーザーショックピーニングのための方法も含む。この方法は、ワークピースの第１の面内にレーザーパルスからのある量のエネルギーを付与し、第１の振動数を有するパルスをワークピースの第２の面に伝送することを含んでいる。この方法はさらに、第２の振動数を有する反射されたパルスをワークピースの第２の面から受け取り、第１の振動数と第２の振動数との差に基づいてワークピースの速度を決定することを含んでいる。
【００１１】
当業者は、本明細書を参照することで、かかる実施形態の特徴及び局面などをより良好に理解できるであろう。
【００１２】
以下の本明細書では、図面を参照して、当業者に対して最良の態様を含めて本発明の明確かつ十分な開示をより具体的に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態によるレーザーショックピーニングシステムを示す。
【図２】図２は、本発明の代わりの実施形態によるレーザーショックピーニングシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の現状の実施形態を詳細に説明する。その１以上の具体例を添付の図面に示す。以下の詳細な説明では、図面中の部分を参照するのに数字及び文字による表示を使用する。図面及び以下の説明中同じ又は類似の表示は本発明の同じ又は類似の部分を指して使用されている。
【００１５】
各例は本発明の説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。実際、当業者には了解されるように、本発明には、その範囲又は思想から逸脱することなく修正及び変更を加えることができる。例えば、１つの実施形態の部分として例示又は記載された特徴は別の実施形態で使用してさらに別の実施形態とすることができる。従って、本発明は、かかる修正及び変更を特許請求の範囲及びその均等の範囲内に入るものとして包含するものである。
【００１６】
図１は、本発明の１つの実施形態によるレーザーショックピーニングシステム１０を示す。図１に示されているように、システム１０はレーザー１２、標的１４、ドップラーシフト検出器１６、及びコントローラー１８を含み得る。
【００１７】
レーザー１２はレーザーパルス２０を標的１４に向けるように配置されている。このレーザー１２は、鏡とレンズの光学連鎖によりレーザーパルス２０を生じる高エネルギーのパルス式ネオジム−ガラスレーザーのような当技術分野で公知のいかなるレーザーでもよい。レーザーパルス２０の持続時間、波長、及びエネルギーレベルは、標的１４の具体的な組成、標的１４の厚さ、個々のレーザーパルス２０の数及び間隔、並びに標的１４に付与されるべきエネルギーの所望の量のような様々な作動条件に応じて変化し得る。例えば、レーザーパルス２０はおよそ１５〜３０ナノ秒の長さ、波長およそ１ミクロン、及びエネルギー５０ジュール以上であり得る。具体例として、波長１ミクロンの２５ナノ秒レーザーパルスは２５ジュール程度のエネルギーを標的１４に付与し、百万ポンド／平方インチ程度の圧力パルスを標的１４の表面２２に生成し得る。
【００１８】
標的１４は、一般に、硬化しようとするワークピース２４、アブレーティブ層２６、半透明層２８、及びカプラー３０を含んでいる。ワークピース２４は、疲労破壊を起こし易いアルミニウム合金、チタン合金、ニッケル超合金、鋳鉄、他の鉄合金、及びノッチ、孔、角、又はその他の特徴を有する事実上あらゆる金属部品のような硬化することにより利益を受けることができるあらゆる材料を含み得る。アブレーティブ層２６はワークピース２４の表面２２に設けられた不透明材料の薄いコーティングであり得る。例えば、アブレーティブ層２６はワークピース２４の表面２２に設けられる黒色テープ又は塗料の薄い層からなり得る。半透明層２８は、通例、アブレーティブ層２６を覆って付けられた水その他の半透明又は透明材料の薄いシートである。例えば、図１に示されているように、給水３２により、水の連続的な流れをアブレーティブ層２６を覆うように向かわせて半透明層２８を形成することができる。
【００１９】
ワークピース２４の表面２２上の半透明オーバーレイ２８とアブレーティブ層２６の組合せにより、ワークピース２４の表面２２内にエネルギーを付与するレーザーパルス２０の能力が高められる。レーザーパルス２０は半透明層２８を貫通し、アブレーティブ層２６に当たり、そこでアブレーティブ層２６を気化させる。アブレーティブ層２６から生成した蒸気は入って来るレーザーエネルギーを吸収し、急速に加熱され、ワークピース２４の表面２２と半透明層２８との間で膨張する。その結果半透明層２８とワークピース２４の表面２２との間に生じた圧力は衝撃波を創成し、この衝撃がワークピース２４を通って伝搬してワークピース２４を塑性変形させ、ワークピース２４内の所望の位置に圧縮応力の窪み(yield)３４を生成する。この衝撃波により生じた塑性変形はワークピース２４の表面２２内に歪み硬化と圧縮残留応力を生成する。
【００２０】
図示したワークピース２４上の衝撃点の形状は一般に丸いが、必要であれば、最も効率的かつ効果的な加工処理条件をもたらすように他の形状を使用してもよい。１つのパルスで処理される領域の大きさは、ワークピース２４の組成、使用するレーザー１２、及びその他の加工処理要因のような幾つかの工程に特有の要因に依存する。処理される領域の大きさは直径がおよそ２．５ミリメートル〜２５ミリメートルの範囲であり得るが、本発明は処理される領域の大きさにより制限されることはない。
【００２１】
カプラー３０は、一般に、ワークピース２４の処理される表面２２と反対側の面３６上に位置する。カプラー３０は、ワークピース２４とカプラー３０間の伝達損失が最小になるようにワークピース２４に接続された音響的に追従する材料からなり得る。例えば、カプラー３０はワークピース２４と同一の材料からなってもよいし、或いはカプラー３０はワークピース２４の密度に近似するようにカプラー３０の密度を調整するために添加剤を含む異なる材料からなってもよい。カプラー３０の密度はワークピース２４の密度のおよそ３０パーセント以内であることができ、特定の実施形態において、カプラー３０の密度はワークピース２４のおよそ２０パーセント以内、又はおよそ１０パーセント以内であることができる。同様に、カプラー３０を通る音速はワークピース２４を通る音速のおよそ３０パーセント以内であることができ、特定の実施形態において、カプラー３０を通る音速はワークピース２４のおよそ２０パーセント以内、又はおよそ１０パーセント以内であることができる。カプラー３０の密度、音速、及び音響インピーダンスを調節してワークピース２４のものに近付けることによって、レーザーパルス２０により生成した衝撃波は、ワークピース２４とカプラー３０の両方をおよそ同じ速度で伝搬し、カプラー３０は衝撃波がワークピース２４内へ戻る反射（これは、ワークピース２４内に前から存在する亀裂の伝搬を起こし得る）を防止又は低減する。
【００２２】
水、油、接着剤、糊、又はその他の非圧縮性の材料の薄い塗膜（図には示していない）を使用して、カプラー３０をワークピース２４の背面３６に取り付け又は接続することができる。カプラー３０を通るエネルギーの伝搬により、ワークピース２４を通って伝搬したこれに付与されたエネルギーに比例する速度でカプラー３０が振動させられる。従って、このシステム１０は、カプラー３０の速度を測定することにより、ワークピース２４内に付与されたエネルギーの量を決定することができる。
【００２３】
ドップラーシフト検出器１６は、カプラー３０の速度により生じた振動数シフト、すなわちドップラーシフトに基づいてカプラー３０の速度を測定するように配置することができる。ドップラーシフト検出器１６は、当技術分野で知られているいかなるドップラーシフト検出器でもよく、図１に示した機能要素の幾つか又は全てを含み得る。図１に示されているように、ドップラーシフト検出器１６は機能上送信機３８、受信機４０、及び復調機４２を含んでいる。本発明の範囲内の代わりの実施形態においては、送信機３８と受信機４０を組み合わせて、伝送と受信の双方を行う単一のトランスデューサー部品にしてもよい。
【００２４】
送信機３８は試験パルス４４を生成し、その試験パルス４４をワークピース２４の方に、より具体的にはカプラー３０の方に向けて、また受信機４０及び／又は復調機４２の少なくとも１つに送る。試験パルス４４は、初期振動数Ｆ1を有するマイクロ波、レーザーパルス、音波、又はその他類似の高い振動数のパルスでよい。試験パルス４４はワークピース、より具体的にはカプラー３０に衝突し、反射パルス４６を生成する。ワークピース２４及び／又はカプラー３０の相対運動により、試験パルス４４の振動数にドップラーシフトが誘発され、試験パルス４４と反射パルス４６の間の振動数の変化は次式に従って計算することができる。
ΔＦ＝２Ｆ1（ｖs／ｃ）ｃｏｓθ
式中、Ｆ1は試験パルス４４の初期振動数であり、ｖsはワークピース２４及び／又はカプラー３０の速度であり、ｃは試験パルス４４の速度であり、θは入射の角度（図１参照）である。
【００２５】
受信機４０はいかなるタイプの非接触式トランスデューサーであってもよく、送信機３８からの試験パルス４４とワークピース２４及び／又はカプラー３０からの反射パルス４６とを受信し、試験パルス４４と反射パルス４６の振動数を反映する信号４８を復調機４２に送る。復調機４２は、試験パルス４４と比較した反射パルス４６のドップラーシフトした振動数に基づいてワークピース２４及び／又はカプラー３０の速度を決定する。次に、この復調機４２が、ワークピース２４及び／又はカプラー３０の計算された速度を反映する信号５０をコントローラー１８に送る。コントローラー１８の仕様に応じて、復調機４２及び／又はコントローラー１８は、信号５０をコントローラー１８で比較するためのデジタル値に変換するアナログ・デジタルコンバーターを含み得る。
【００２６】
コントローラー１８は、復調機４２からの信号５０を受け取り、この信号５０をコントローラー１８にプログラミングされた１以上の所定の限界値と比較するコンパレーターからなり得る。この信号５０が所定の限界値を越えていれば、レーザー１２によりワークピース２４に付与されたエネルギーの量は充分であり、コントローラー１８はシステム１０が的確に機能していることを表示する。逆に、信号５０が１以上の所定の限界値を越えていない場合、レーザー１２によりワークピース２４に付与されたエネルギーの量は充分でなく、コントローラー１８はシステム１０がうまく機能していないことを表示する。例えば、半透明層２８及び／又はアブレーティブ層２６がないか又は薄過ぎる場合、レーザーパルス２０により生成する衝撃波の大きさが小さくなり、それに対応して、ワークピース２４に付与されここを通って伝搬されるエネルギーの量が低くなる。同様に、短か過ぎるか、不正確に向けられているか、又は不充分なエネルギーであるレーザーパルス２０では、それに対応して、ワークピース２４に付与されここを通って伝搬されるエネルギーの量が低下する。システム１０内のこれらの可能な不具合のいずれかにより起こる、ワークピース２４に付与されここを通って伝搬されるエネルギーの低下に対応して、ワークピース２４及び／又はカプラー３０の速度の低下が生じる。このワークピース２４及び／又はカプラー３０の速度の低下が１以上の所定の限界値を下回ると、制御システム１８はこの異常に低い速度を検出し、システム１０が的確に作動していないことを示す表示を与える。このようにして、システム１０はレーザーショックピーニング工程の有効性及び効率をリアルタイムでモニターすることができる。
【００２７】
システム１０の作動の量的な一例として、質量５０キログラムのステンレス鋼ワークピースに２５ジュールのエネルギーを付与するレーザーパルスが音響的に調和したカプラーで２０フィート／秒の振動を誘発すると仮定する。各々のレーザーパルスで少なくとも２５ジュールのエネルギーをワークピースに付与することが望まれる場合、コントローラーは、２０フィート／秒より低いカプラーの速度を特定するように所定の限界値をプログラミングすることができる。もちろん、ワークピースに付与されるエネルギー及びその結果生じるカプラーの速度として挙げた上記の値は単なる例示である。これら及び他の測定値に対する実際の値は具体的なレーザー、ワークピース、幾何学的条件、及びショックピーニングシステムに関連するその他の変量に依存し、当業者は容易に計算又は決定することができる。
【００２８】
図１に示されているように、システム１０はさらに、いろいろな位置に複数の受信機、トランスデューサー、又はマイクロホン５２を含んでいることができる。各々のマイクロホン５２は、ワークピース２４の表面２２に対するレーザーパルス２０の衝撃により生成したエネルギー波、例えば音波の反射を受信し、タイミング信号５４をコントローラー１８に送るように配置されている。その後、コントローラー１８は各々のマイクロホン５２からのタイミング信号５４を比較し、ワークピース２４の表面２２上のレーザーパルス２０の正確な位置を三角測量することができる。このようにして、コントローラー１８は、ワークピース２４の表面２２上の各々のレーザーパルス２０の位置を正確に示すことができる。コントローラー１８がシステム１０のレーザーパルス２０のいずれかで不具合を検出した場合、コントローラー１８は不十分なレーザーパルス２０の正確な位置を提供し得、所望であれば再度実行し得る。
【００２９】
図２は、本発明の代わりの実施形態によるレーザーショックピーニングシステム６０を示す。ここでもシステム６０は一般に、図１に示した実施形態に関して既に説明したようなレーザー１２、標的１４、ドップラーシフト検出器１６、及びコントローラー１８を含んでいる。レーザー１２からのレーザーパルス２０は半透明層２８を貫通し、アブレーティブ層２６に当たり、そこで即座にアブレーティブ層２６を気化させる。アブレーティブ層２６から生じた蒸気は入って来るレーザーエネルギーを吸収し、急速に加熱され、ワークピース２４の表面２２と半透明層２８との間に拡がる。その結果半透明層２８とワークピース２４の表面２２との間に創成された圧力により、ワークピース２４内を通って伝搬して、ワークピース２４を塑性変形させると共にワークピース２４の所望の位置に圧縮応力窪み３４を生成する衝撃波が創成される。この衝撃波により生じた塑性変形によって、ワークピース２４の表面２２に歪み硬化と圧縮残留応力が生じる。
【００３０】
レーザーパルス２０により生じた衝撃波は、ワークピース２４とカプラー３０の両方を通っておよそ同じ速さで、ワークピース２４内に反射される（これは、前から存在する亀裂を伝搬させ得る）ことなく伝搬する。ワークピース２４を通るエネルギーの伝搬によって、カプラー３０は、ワークピース２４に付与されここを通って伝搬したエネルギーに比例する速度で振動させられる。
【００３１】
図２に示したシステム６０はさらに、ワークピース２４又はカプラー３０の少なくとも１つに取り付け又は連結された増幅手段６２を含んでいる。増幅手段６２は、ワークピース２４及び／又はカプラー３０の移動に応答して振動することができるあらゆるバネ質量システム(spring mass system)又は加速度計からなることができる。例えば、図２に示されているように、増幅手段６２は、当技術分野で物体同士を接続するために公知のバネ６６、バンド、又はその他の材料によりカプラー３０に取り付けられた部材６４を含み得る。部材６４のような増幅手段６２の少なくとも一部分は、バネ６６の剛性を部材６４の質量で割った値の平方根に比例する振動数で振動する。従って、部材６４の質量とバネ６６の剛性はカプラー３０の速度の増幅を高めるように選択することができる。
【００３２】
ドップラーシフト検出器１６は、試験パルス４４が部材６４のような増幅手段６２の一部分で反射することを除いて、図１に示した実施形態に関して既に記載したように機能する。結果として、増幅手段６２の一部分の相対運動により試験パルス４４の初期振動数にドップラーシフトが誘発され、試験パルス４４と反射パルス４６との間の振動数の変化は次式に従って計算することができる。
ΔＦ＝２Ｆ1（ｖs／ｃ）ｃｏｓθ
ここで、Ｆ1は試験パルス４４の初期振動数であり、ｖsは部材６４の速度であり、ｃは試験パルス４４の速度であり、θは図２に示されている入射の角度である。
【００３３】
ドップラーシフト検出器１６は、試験パルス４４と比較した反射パルス４６のドップラーシフトした振動数に基づいて増幅手段６２の一部分の速度を決定し、増幅手段６２の一部分の計算された速度を反映する信号５０をコントローラー１８に送る。次に、コントローラー１８は、既に記載したように、その信号５０を、コントローラー１８にプログラミングされた１以上の所定の限界値と比較して、そのシステム６０が正常なパラメーター内で作動しているか否か決定する。
【００３４】
上に説明し図１と２に示した実施形態はレーザーショックピーニングの有効性と効率をリアルタイムでモニターする方法を提供し得る。既に記載したように、この方法は、レーザーパルス２０からのある量のエネルギーをワークピース２４の表面２２又は第１の面内に付与することを含んでいる。レーザーパルス２０によりワークピース２４に付与されたエネルギーは、ワークピース２４、カプラー３０、及び／又は増幅手段６２を、ワークピース２４に付与されたエネルギーの量を反映する速度で移動させる。
【００３５】
この方法はさらに、第１の振動数Ｆ1を有する試験パルス４４をワークピース２４の第２の面３６、カプラー３０、及び／又は増幅手段６２に送り、第２の振動数を有する反射パルス４６を受け取ることを含んでいる。この方法は、第１の振動数と第２の振動数との差に基づいてワークピース２４、カプラー３０、及び／又は増幅手段６２の速度を決定する。次いで、この方法は、ワークピース２４、カプラー３０、及び／又は増幅手段６２の速度を１以上の所定の限界値と比較して、レーザーショックピーニングの効率及び／又は有効性を決定することができる。この方法はさらに、レーザーパルス２０からのエネルギー波の反射を受け取り、レーザーパルス２０からのエネルギー波に基づいてワークピース２４に付与されたエネルギーの位置を決定することを含み得る。
【００３６】
以上の説明では例を使用して、最良の形態を含めて本発明を開示し、また当業者が装置又はシステムを作成し使用し、包含される方法を実行することを含めて本発明を実施することを可能にした。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲に定義されており、当業者には明らかなその他の例を含み得る。かかるその他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的に差のない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲に入る。
【符号の説明】
【００３７】
１０ ＬＳＰシステム
１２ レーザー
１４ 標的
１６ ドップラーシフト検出器
１８ コントローラー
２０ レーザーパルス
２２ 標的の表面
２４ ワークピース
２６ アブレーティブ層
２８ 半透明層
３０ カプラー
３２ 給水
３４ 窪み
３６ ワークピースの面
３８ 送信機
４０ 受信機
４２ 復調機
４４ 試験パルス
４６ 反射パルス
４８ 受信機からの信号
５０ 復調機からの信号
５２ マイクロホン
５４ トランスデューサーからのタイミング信号
６０ ＬＳＰシステム
６２ 増幅手段
６４ 部材
６６ バネ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーショックピーニングのためのであって、
ａ．レーザーパルス（２０）をワークピース（２４）の第１の面（２２）に向けるように配置されたレーザー（１２）、
ｂ．ワークピース（２４）の第２の面（３６）上のカプラー（３０）、及び
ｃ．前記カプラー（３０）の速度を測定するように配置されたドップラーシフト検出器（１６）
を含んでなる、前記システム（１０）。
【請求項２】
前記カプラー（３０）があるカプラー密度を有してあり、ワークピース（２４）があるワークピース密度を有しており、前記カプラー密度がワークピース密度のおよそ３０パーセント以内である、請求項１記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項３】
前記ドップラーシフト検出器（１６）が前記カプラー（３０）の前記速度を反映する信号（５０）を送る、請求項１又は２記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項４】
さらに、前記信号（５０）を受け取るコントローラー（１８）を含む、請求項３記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項５】
さらに、エネルギー波の反射を受け取るように配置された複数のトランスデューサー（５２）を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項６】
ａ．前記複数のトランスデューサー（５２）の各々がタイミング信号（５４）を送る、請求項５記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項７】
レーザーショックピーニングのための方法であって、
ａ．レーザーパルス（２０）からのある量のエネルギーをワークピース（２４）の第１の面（２２）内に付与し、
ｂ．第１の振動数を有するパルス（４０）をワークピース（２４）の第２の面（３６）に送り、
ｃ．ワークピース（２４）の第２の面（３６）からの第２の振動数を有する反射パルス（４６）を受け取り、
ｄ．第１の振動数と第２の振動数との差に基づいてワークピース（２４）の速度を決定する
ことを含んでなる、前記システム（１０）。
【請求項８】
さらに、前記レーザーパルス（２０）によりワークピース（２４）の第１の面（２２）内に付与されたエネルギーの前記量をワークピース（２４）の前記速度に基づいて決定することを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
さらに、ワークピース（２４）の前記速度を所定の値と比較することを含む、請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
さらに、前記レーザーパルス（２０）からのエネルギー波の反射を受け取ることを含む、請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１】
レーザーショックピーニングのためのであって、
ａ．レーザーパルス（２０）をワークピース（２４）の第１の面（２２）に向けるように配置されたレーザー（１２）、
ｂ．ワークピース（２４）の第２の面（３６）上のカプラー（３０）、及び
ｃ．前記カプラー（３０）の速度を測定するように配置されたドップラーシフト検出器（１６）
を含んでなる、前記システム（１０）。
【請求項２】
前記カプラー（３０）があるカプラー密度を有してあり、ワークピース（２４）があるワークピース密度を有しており、前記カプラー密度がワークピース密度のおよそ３０パーセント以内である、請求項１記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項３】
前記ドップラーシフト検出器（１６）が前記カプラー（３０）の前記速度を反映する信号（５０）を送る、請求項１又は２記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項４】
さらに、前記信号（５０）を受け取るコントローラー（１８）を含む、請求項３記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項５】
さらに、エネルギー波の反射を受け取るように配置された複数のトランスデューサー（５２）を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項６】
ａ．前記複数のトランスデューサー（５２）の各々がタイミング信号（５４）を送る、請求項５記載のレーザーショックピーニングのためのシステム（１０）。
【請求項７】
レーザーショックピーニングのための方法であって、
ａ．レーザーパルス（２０）からのある量のエネルギーをワークピース（２４）の第１の面（２２）内に付与し、
ｂ．第１の振動数を有するパルス（４０）をワークピース（２４）の第２の面（３６）に送り、
ｃ．ワークピース（２４）の第２の面（３６）からの第２の振動数を有する反射パルス（４６）を受け取り、
ｄ．第１の振動数と第２の振動数との差に基づいてワークピース（２４）の速度を決定する
ことを含んでなる、前記システム（１０）。
【請求項８】
さらに、前記レーザーパルス（２０）によりワークピース（２４）の第１の面（２２）内に付与されたエネルギーの前記量をワークピース（２４）の前記速度に基づいて決定することを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
さらに、ワークピース（２４）の前記速度を所定の値と比較することを含む、請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
さらに、前記レーザーパルス（２０）からのエネルギー波の反射を受け取ることを含む、請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２４１４７８（Ｐ２０１１−２４１４７８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０３９３３（Ｐ２０１１−１０３９３３）
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]