レーザ衝撃ピーニング方法およびその方法に用いるコーティングならびにその方法で作られた物品
【課題】閉じ込められた閉込め媒体によるレーザ衝撃ピーニングコーティングを提供すること。
【解決手段】物体の表面をレーザ衝撃ピーニングする一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）は、透明閉込め層（６６）から離間したアブレーション媒体層（６４）と、これらの間にある透明液体閉込め媒体（６８）（「透明」とは、レーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であることを意味する）とを有する。透明液体閉込め媒体（６８）の例として、レーザビームを発射する表面上に流体の閉込めカーテンを流すことのない、水と、水と寒天との混合物とがある。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）は、接着層（６０）がアブレーション媒体層（６４）の第１の側（７１）に配置されるテープ（５９）としてもよい。
【解決手段】物体の表面をレーザ衝撃ピーニングする一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）は、透明閉込め層（６６）から離間したアブレーション媒体層（６４）と、これらの間にある透明液体閉込め媒体（６８）（「透明」とは、レーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であることを意味する）とを有する。透明液体閉込め媒体（６８）の例として、レーザビームを発射する表面上に流体の閉込めカーテンを流すことのない、水と、水と寒天との混合物とがある。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）は、接着層（６０）がアブレーション媒体層（６４）の第１の側（７１）に配置されるテープ（５９）としてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ衝撃ピーニングに関し、詳細には、レーザ衝撃ピーニングのコーティングおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）またはレーザ衝撃処理は、物品の表面をレーザ衝撃ピーニングすることにより深い圧縮残留応力(compressive residual stresses)が加わる領域を生成するためのプロセスである。レーザ衝撃ピーニングは、米国特許第３８５０６９８号「Altering material Properties」、米国特許第４４０１４７７号「Laser Shock Processing」、および米国特許第５１３１９５７号「Material Properties」に開示された方法と同様に、一般に、高出力パルスレーザおよび低出力パルスレーザからの１つまたは複数の照射パルスを使用して、物品の表面に向けて強力な衝撃波を発生させる。当業界で理解され本明細書中で使用されているレーザ衝撃ピーニングは、レーザ光源からのパルスレーザビームを使用して、表面の薄層若しくはプラズマを形成する表面のコーティング（テープもしくは塗料）を瞬間的にアブレーションまたは気化することにより、レーザビームの衝突点に向けて爆発力を発生させて、表面の一部に強力で局所的な圧縮力を発生させることを意味する。
【０００３】
レーザ衝撃ピーニングは、ガスタービンエンジン分野における多くの適用について開発が進められており、この適用のいくつかが、本出願人にすべて譲渡された、米国特許第５７５６９６５号「On The Fly Laser Shock Peening」、米国特許第５５９１００９号「Laser shock peened gas turbine engine fan blade edges」、米国特許第５５３１５７０号「Distortion control for laser shock peened gas turbine engine compressor blade edges」、米国特許第５４９２４４７号「Laser shock peened rotor components for turbomachinery」、米国特許第５６７４３２９号「Adhesive tape covered laser shock peening」、および米国特許第５６７４３２８号「Dry tape covered laser shock peening」に開示されている。
【０００４】
約２０〜５０ジュールの高エネルギーレーザビームまたは約３〜１０ジュールの低エネルギーレーザビームが使用されているが、他のレベルについても検討されている。例えば、１９９７年１０月７日発行の米国特許第５６７４３２９号（Mannava他）「LSP process using high energy lasers」および１９９９年８月３日発行の米国特許第５９３２１２０号（Mannava他）「LSP process using low energy lasers」を参照されたい。ネオジウムドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ ＹＡＧ）、Ｎｄ：ＹＬＦ等の異なるレーザ材料を使用して、低エネルギーレーザビームを発生させることができる。レーザ衝撃ピーニングプロセスは、一般に、物品上に流れた水もしくは他の閉込め液体媒体のカーテンを使用して、プラズマ閉込め媒体を提供するものである。この媒体により、プラズマは、ＬＳＰ効果を構成するところの、塑性変形とこれに伴う残留応力パターンとを生成する衝撃波圧力を迅速に達成することが可能となる。水のカーテンは閉込め媒体を提供する。即ち、プロセスにより発生した衝撃波を、閉じ込め、さらに、レーザ衝撃ピーニング対象の構成要素の材料の大部分に向けなおすこととなり、有益な圧縮残留応力を発生させる。空間的な制約または構成要素の形状により、ある適用については、流水を送出することができない。本出願人にすべて譲渡された、米国特許第６６７７０３７号「Laser Shock Peening Tape, Method And Article」、米国特許第５６７４３２９号「Adhesive tape covered laser shock peening」、および米国特許第５６７４３２８号「Dry tape covered laser shock peening」は、流水のカーテンまたは別の透明閉込め材料のシートを含む、ＬＳＰ処理で使用する種々のコーティングおよび閉込め媒体について記載している。空間的な制約またはレーザ衝撃ピーニングされる構成要素の形状により、ある適用については、必ずしも流水を送出することができるわけではない。閉込め媒体を包装し、このパッケージを構成要素に取り付けて、所望のＬＳＰ効果を達成することが望ましい。
【特許文献１】米国特許第３８５０６９８号
【特許文献２】米国特許第４４０１４７７号
【特許文献３】米国特許第５１３１９５７号
【特許文献４】米国特許第５７５６９６５号
【特許文献５】米国特許第５５９１００９号
【特許文献６】米国特許第５５３１５７０号
【特許文献７】米国特許第５４９２４４７号
【特許文献８】米国特許第５６７４３２９号
【特許文献９】米国特許第５６７４３２８号
【特許文献１０】米国特許第５９３２１２０号
【特許文献１１】米国特許第６６７７０３７号
【特許文献１２】米国特許第６０４９０５８号
【特許文献１３】米国特許第６２４５４８６号
【特許文献１４】米国特許第６５５８４８５号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングは、透明閉込め層から離間したアブレーション媒体層と、これらの間にある透明液体閉込め媒体とを含む。「透明」とは、レーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であることを意味する。水または水と寒天との混合物が、適切な透明液体閉込め媒体の例である。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングは、アブレーション媒体層が対向する第１の側と第２の側とを有し、接着層が第１の側に配置され、透明液体閉込め媒体が、透明閉込め層により第２の側に対して閉じ込められるテープとすることができる。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングは、物品の基板を一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングでコーティングするレーザ衝撃ピーニングを受ける準備の整った物品に使用することができる。
【０００６】
物品をレーザ衝撃ピーニングする方法は、物品の基板のレーザ衝撃ピーニング面を一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングでコーティングするステップを含む。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングは、透明閉込め層から離間したアブレーション媒体層を含む。透明液体閉込め媒体が、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングとアブレーション媒体層との間に配置される。透明とは、レーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であることを意味する。コーティングされた基板上に十分な出力でレーザビームを発射することにより、レーザ衝撃ピーニング面から基板内へ延びる深い圧縮残留応力を有する領域を形成する、アブレーション媒体層の少なくとも一部を気化する。発射ステップは、レーザビームと物品とを連続して移動させながら、コーティングされた基板に比較的一定の間隔で繰り返すパルスを有するレーザを発射するステップを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１、２および３では、ファン動翼８が、動翼台３６から動翼先端３８へ半径方向外側に延びる、チタン合金製のエーロフォイル３４を有する。ファン動翼８は物品１２の例示であり、硬質合金基板１０を有する。この上に、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７が形成され、レーザ衝撃ピーニングのためにこのコーティングを使用する方法が適用される。基板１０のレーザ衝撃ピーニング面５４は、透明閉込め層６６から離間したアブレーション媒体層６４とこれらの間の透明液体閉込め媒体６８とを含む一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７により被覆されている。透明液体閉込め媒体６８は、アブレーション媒体層６４と透明閉込め層６６との間に閉じ込められた閉込め層として働く。
【０００８】
図示したように、例示的な実施形態では、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７は、アブレーション媒体層６４が対向する第１の側７１と第２の側７３を有するテープ５９である。接着層６０が第１の側７１に配置され、透明液体閉込め媒体６８がアブレーション媒体層６４の第２の側７３に対して閉じ込められる。ビニル等の透明プラスチックを透明閉込め層６６として使用することができる。
【０００９】
一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７は、フィルムまたはテープ５９の形とすることができる。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７がテープ状の場合には、粘着性の接着層６０を含む。この点で、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７がフィルム状の場合には、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７を塗布する前に、適当な接着材料を、レーザ衝撃ピーニング面５４に直接塗布して接着層６０としてもよい。アブレーション層および透明閉込め層として提案される材料には、ビニルプラスチックフィルム等のプラスチックが挙げられよう。この点で、アブレーション媒体を黒に着色し、閉込め層を透明にしてもよい。このフィルムまたはテープを衝撃ピーニング面５４に対して擦るか押圧するかして、アブレーション層とレーザ衝撃ピーニング面との間に残る泡を除去すべきである。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７は、基板１０をコーティングして、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５を形成する。
【００１０】
図１および２は、航空機のターボファンガスタービンエンジンのファン動翼８の概略図であり、ファン動翼８が、例示的に、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７を使用したレーザ衝撃ピーニングを受ける。ファン動翼８は、動翼台３６から動翼先端３８へ半径方向外側に延びるエーロフォイル３４を含む。ファン動翼８は翼根部４０を含み、この翼根部４０は、台３６から翼根部４０の半径方向内端部３７へ半径方向内側に延びる。翼根部４０の半径方向内端部３７には、動翼シャンク４４により台３６に接続された動翼根部４２がある。エーロフォイル３４は、エーロフォイルの前縁ＬＥと後縁ＴＥとの間で翼弦方向に延びる。エーロフォイル３４の翼弦Ｃは、図２に示す動翼の各横断面での前縁ＬＥと後縁ＴＥとの間の線である。エーロフォイル３４の圧力側４６は、矢印Ｖで示す一般的な回転方向を向き、吸込側４８は、エーロフォイルの他側に位置し、中間線ＭＬは、一般に、翼弦方向に２つの面の中間に配置される。
【００１１】
ファン動翼８は、動翼台３６から動翼先端３８へエーロフォイル３４の前縁ＬＥおよび後縁ＴＥに沿ってそれぞれ延びる前縁部５０および後縁部７０を有する。前縁部５０および後縁部７０は第１の幅Ｗ１および第２の幅Ｗ２をそれぞれ含み、前縁部５０および後縁部７０が、エーロフォイル３４の前縁および後縁に沿って生じる切欠き５２および裂け目を取り囲むようになっている。エーロフォイル３４は、エンジン動作中に回転するファン動翼８が発生する遠心力により生じる、大きな引張り応力場の影響を受ける。また、エーロフォイル３４は、エンジン動作中に発生する振動の影響を受け、切欠き５２および裂け目により高サイクル疲労応力が増加して、切欠き５２および裂け目の周りに更なる応力集中を生じさせる。
【００１２】
切欠きおよび裂け目から生じるひび割れ線に沿った動翼の一部の疲労破壊に対処するために、図２に示すように、圧力側４６および吸込側４８の少なくとも一方（好ましくは両方）は、レーザ衝撃ピーニング面５４とプレストレスト(pre-stressed)領域５６とを有する。これらの領域は、レーザ衝撃ピーニング面からエーロフォイル３４内へ延び、レーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）により加えられる深い圧縮残留応力を有する。好ましくは、プレストレスト領域５６は、幅Ｗ１およびＷ２全体にわたって、翼弦方向に前縁部５０および後縁部７０と同一の広がりを持ち、幅の少なくとも一部が一体化するようにエーロフォイル３４内に十分に深く延びる。図では、プレストレスト領域５６が、前縁ＬＥに沿って半径方向に前縁部５０と同一の広がりを持っているが、これより短くてもよい。
【００１３】
図３および４では、動翼８がロボットアーム２８内に取り付けられて、移動され位置決めされる。この実行中にレーザ衝撃ピーニングが行われる。ここでは、本発明が実用上の実施形態として、前縁部５０をレーザ衝撃ピーニングすることが描かれており、具体的には、レーザ衝撃ピーニング面５４が、重なり合う（複数の）レーザ衝撃ピーニング円形スポット５８を有する一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７により被覆されるものとして、例示される。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７として、粘着テープ５９の層が代表的であるが、フィルム状であってもよい。
【００１４】
図４では、レーザ衝撃ピーニング装置１が示される。このレーザ衝撃ピーニング装置１は、レーザビーム装置と光学系３５とを含む。レーザビーム装置は、発振器と前段増幅器とを持つ発生器３１と、ビームスプリッタ（このスプリッタは、前段増幅されたレーザビームを、第１の増幅器３０および第２の増幅器３２をそれぞれ有する２つの光伝送回路に供給する）とを有する。工学系３５は、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５および一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７とにレーザビーム２を伝送して集束させる光学素子を有する。コントローラ２４を使用してレーザビーム装置を変調して作動させ、こうして、レーザビーム２を制御しつつレーザ衝撃ピーニングコーティング面５５上に発射することができる。
【００１５】
レーザビーム衝撃による圧縮プレストレスト領域５６の深い圧縮残留応力は、一般に、レーザ衝撃ピーニング面５４から、レーザ衝撃による圧縮残留応力の加わる領域内へ約２０〜５０ミルの深さまで延びる約５０〜１５０ＫＰＳＩ（キロポンド／平方インチ）（３５１５〜１０５５０（ｋｇｆ／ｃｍ２））である。レーザビーム衝撃による深い圧縮残留応力は、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５に対して高エネルギーのレーザビーム２を数ミル焦点をずらして繰り返し発射することにより発生する。一般に、レーザビーム２は、ギガワット／ｃｍ２の大きさの最大出力密度を有し、従来技術のコーティング面５５上を流れる水または他の流体のカーテンを使用せずに発射される。アブレーション媒体がアブレーションされてプラズマを発生させ、これにより材料表面に衝撃波が生じる。これらの衝撃波は、透明液体閉込め媒体６８または閉込め層によりレーザ衝撃ピーニング面５４側へ向けなおされ、レーザ衝撃ピーニング面５４下方の材料内で移動する衝撃波（圧力波）を発生させる。これらの衝撃波の振幅および量により、圧縮応力の深さおよび強度が決まる。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７を使用して、標的面を保護し、プラズマを発生し、爆発を閉じ込め、衝撃波をレーザ衝撃ピーニング面５４に向ける。
【００１６】
図４に示すように、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５への複数列の発射によりコーティング面５５がレーザ衝撃ピーニングされるべく、実行中にレーザを連続して発射させることができる。本発明の方法の好ましい実施形態は、隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポットが異なる列に当たるように、レーザビームをテープ面に連続して発射しながら、動翼を連続して移動させるステップを含む。しかし、ビームと面とが相対移動するのであれば、代わりにレーザビームを移動させてもよい。レーザビームと物品１２とを連続して移動させながら、コーティングされた基板１０に比較的一定の間隔で繰り返すパルスを有するレーザを発射させる。
【００１７】
図４および５は、このような４本の列Ｓ１〜Ｓ４のレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８（円で示す）のパターンを示す。列Ｓ１は実線の円で示されているのに対し、その他の列は点線の円で示され、横列中心線６２に沿って対応する中心Ｘを持つ、隣接しないレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８を有する特徴を示している。列のパターンは、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５を完全に被覆している。レーザ衝撃ピーニング円形スポット５８は、重なり合うレーザ衝撃ピーニング円形スポットの横列７４に直径Ｄを有する。パターンは、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５上の重なり合う衝撃ピーニング円形スポットの、複数の重なった横列７４とすることができる。第１の重なりは、所与の横列の隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８間にあり、一般に、隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８の中心Ｘ間の第１のずれＯ１により画定され、直径Ｄの約３０〜５０％以上で変化することができる。第２の重なりは、隣接する横列の隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８間にあり、一般に、隣接する横列中心線６２間の第２のずれＯ２により画定され、適用およびレーザビームの強度またはフルエンスに応じて直径Ｄの約３０〜５０％で変化することができる。第３の重なりは、隣接する横列７４の隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８の中心Ｘ間の直線のずれＯ３の形であり、特定の適用に応じて直径Ｄの約３０〜５０％で変化することができる。
【００１８】
本方法は、エーロフォイルの表面に目に見える影響や損傷を与えることなく、未使用のテープまたはほぼ未使用のテープのみをアブレーションすることができるように構成される。これは、動翼の動作に望ましくない空力作用を及ぼすおそれのある、レーザによる小さな欠陥または再溶解さえも防止するためである。パターン全体を被覆するために複数列が必要であり、レーザ衝撃ピーニング面５４の再コーティングがレーザ発射の各列間で行われる。このレーザ発射の各列は、しばしば「レップ(rep)」と呼ばれる発射間隔を持つ複数のレーザ発射またはパルスを有する。レップ中に、部品を移動させて、次のレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８の位置で次のパルスが発生するようにする。好ましくは、部品を連続して移動させ、レーザビームのパルスまたは発射時に適切な位置にあるようにタイミングを取る。各列の１回または複数回の繰返しを使用して、各レーザ衝撃ピーニング円形スポット５８に複数回当てるようにしてもよい。これにより、各発射またはレーザパルスで使用するレーザ出力を少なくすることができる。
【００１９】
図６では、本発明によるレーザ衝撃ピーニングプロセスの代替形態が示される。このプロセスにより、５本の横列のレーザ衝撃ピーニングスポットを使用し、４本の列Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４でレーザ衝撃ピーニング面５４の全域を被覆して、ファン動翼前縁の全体または一部をレーザ衝撃ピーニングすることができる。レーザ衝撃ピーニングプロセスは、第１の列から始まる。この第１の列では、動翼を連続して移動させ、レーザビームを連続して発射またはパルスしながら、列１で４つのスポットずつレーザ衝撃ピーニングする。Ｓ１等の所与の列の隣接したレーザ衝撃ピーニングスポット間で移動するように、部品のタイミングを取る。タイミングは、動翼上の連続したレーザ発射のパルス間のレップと一致する。重なり合うレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８の５本の横列すべてが、ある距離だけ離間した各列のスポットを含み、同列の他のレーザ衝撃ピーニングスポットが周りのテープに作用しないようにする。第１のテーピングによって先に設けられる列１は、図６で完全な実線で示されているが、列Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４等の他のレーザ衝撃ピーニングスポットは、点線、一点鎖線、二点鎖線の円でそれぞれ示されている。列Ｓ１と列Ｓ２との間のような次の列の前に、レーザ衝撃ピーニングされるレーザ衝撃ピーニング面５４の全域に再びテーピングされる。この再テーピング処置により、レーザ衝撃ピーニング面のむき出しの金属がレーザビームに直接当たることが避けられる。列間および隣接するスポット間が離間した５本の横列の面積の約３０％を被覆するためには、部品が実際に計４回テーピングされるように、１本のテープと３本の再テープとが必要であることがわかっている。これは、代わりとなる塗布および再塗布ステップよりもはるかに迅速で人手および機械が少なくてすむ。２〜５本の横列のあるファン動翼等の所与の部品をレーザ衝撃ピーニングすることが望ましいことがわかっている。各スポット５８を３回以上レーザ衝撃ピーニングすることが望ましいこともわかっている。各スポット５８に３回当てる場合、計１２回のテーピングについて、３組の列Ｓ１〜Ｓ４に１回のテーピングと１１回の再テーピングが必要である。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態について、この原理を説明するために完全に説明したが、添付の特許請求の範囲に記載された発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更および改変を好ましい実施形態に加えることができることを理解すべきである。
【００２１】
本明細書では、本発明の好ましい例示的な実施形態であると考えられるものについて説明したが、本明細書の教示から、本発明の他の変更が当業者には明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲において、このようなすべての変更が本発明の真の趣旨および範囲に確実に含まれることが望ましい。したがって、特許請求の範囲に定義され区別された発明が、米国特許証により確実になることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングおよびその使用方法の例示的な実施形態を使用してレーザ衝撃ピーニングされた、ガスタービンエンジンのファン動翼の斜視図である。
【図２】図１のファン動翼の横断面図である。
【図３】一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングでコーティングされ、レーザ衝撃ピーニングシステム内に取り付けられた、図１の動翼の概略斜視図である。
【図４】図３の一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングでコーティングされた動翼が、レーザ衝撃ピーニングされる状態を示す、一部横断面および一部概略図である。
【図５】レーザ衝撃ピーニング面上の、レーザ衝撃ピーニング円形スポットのパターンの概略図である。
【図６】４列のレーザ衝撃ピーニング円形スポットを有する特定のパターンの概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０ 基板
１２ 物品
５７ 一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング
５９ テープ
６０ 接着層
６４ アブレーション媒体層
６６ 透明閉込め層
６８ 透明液体閉込め媒体
７１ 第１の側
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ衝撃ピーニングに関し、詳細には、レーザ衝撃ピーニングのコーティングおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）またはレーザ衝撃処理は、物品の表面をレーザ衝撃ピーニングすることにより深い圧縮残留応力(compressive residual stresses)が加わる領域を生成するためのプロセスである。レーザ衝撃ピーニングは、米国特許第３８５０６９８号「Altering material Properties」、米国特許第４４０１４７７号「Laser Shock Processing」、および米国特許第５１３１９５７号「Material Properties」に開示された方法と同様に、一般に、高出力パルスレーザおよび低出力パルスレーザからの１つまたは複数の照射パルスを使用して、物品の表面に向けて強力な衝撃波を発生させる。当業界で理解され本明細書中で使用されているレーザ衝撃ピーニングは、レーザ光源からのパルスレーザビームを使用して、表面の薄層若しくはプラズマを形成する表面のコーティング（テープもしくは塗料）を瞬間的にアブレーションまたは気化することにより、レーザビームの衝突点に向けて爆発力を発生させて、表面の一部に強力で局所的な圧縮力を発生させることを意味する。
【０００３】
レーザ衝撃ピーニングは、ガスタービンエンジン分野における多くの適用について開発が進められており、この適用のいくつかが、本出願人にすべて譲渡された、米国特許第５７５６９６５号「On The Fly Laser Shock Peening」、米国特許第５５９１００９号「Laser shock peened gas turbine engine fan blade edges」、米国特許第５５３１５７０号「Distortion control for laser shock peened gas turbine engine compressor blade edges」、米国特許第５４９２４４７号「Laser shock peened rotor components for turbomachinery」、米国特許第５６７４３２９号「Adhesive tape covered laser shock peening」、および米国特許第５６７４３２８号「Dry tape covered laser shock peening」に開示されている。
【０００４】
約２０〜５０ジュールの高エネルギーレーザビームまたは約３〜１０ジュールの低エネルギーレーザビームが使用されているが、他のレベルについても検討されている。例えば、１９９７年１０月７日発行の米国特許第５６７４３２９号（Mannava他）「LSP process using high energy lasers」および１９９９年８月３日発行の米国特許第５９３２１２０号（Mannava他）「LSP process using low energy lasers」を参照されたい。ネオジウムドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ ＹＡＧ）、Ｎｄ：ＹＬＦ等の異なるレーザ材料を使用して、低エネルギーレーザビームを発生させることができる。レーザ衝撃ピーニングプロセスは、一般に、物品上に流れた水もしくは他の閉込め液体媒体のカーテンを使用して、プラズマ閉込め媒体を提供するものである。この媒体により、プラズマは、ＬＳＰ効果を構成するところの、塑性変形とこれに伴う残留応力パターンとを生成する衝撃波圧力を迅速に達成することが可能となる。水のカーテンは閉込め媒体を提供する。即ち、プロセスにより発生した衝撃波を、閉じ込め、さらに、レーザ衝撃ピーニング対象の構成要素の材料の大部分に向けなおすこととなり、有益な圧縮残留応力を発生させる。空間的な制約または構成要素の形状により、ある適用については、流水を送出することができない。本出願人にすべて譲渡された、米国特許第６６７７０３７号「Laser Shock Peening Tape, Method And Article」、米国特許第５６７４３２９号「Adhesive tape covered laser shock peening」、および米国特許第５６７４３２８号「Dry tape covered laser shock peening」は、流水のカーテンまたは別の透明閉込め材料のシートを含む、ＬＳＰ処理で使用する種々のコーティングおよび閉込め媒体について記載している。空間的な制約またはレーザ衝撃ピーニングされる構成要素の形状により、ある適用については、必ずしも流水を送出することができるわけではない。閉込め媒体を包装し、このパッケージを構成要素に取り付けて、所望のＬＳＰ効果を達成することが望ましい。
【特許文献１】米国特許第３８５０６９８号
【特許文献２】米国特許第４４０１４７７号
【特許文献３】米国特許第５１３１９５７号
【特許文献４】米国特許第５７５６９６５号
【特許文献５】米国特許第５５９１００９号
【特許文献６】米国特許第５５３１５７０号
【特許文献７】米国特許第５４９２４４７号
【特許文献８】米国特許第５６７４３２９号
【特許文献９】米国特許第５６７４３２８号
【特許文献１０】米国特許第５９３２１２０号
【特許文献１１】米国特許第６６７７０３７号
【特許文献１２】米国特許第６０４９０５８号
【特許文献１３】米国特許第６２４５４８６号
【特許文献１４】米国特許第６５５８４８５号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングは、透明閉込め層から離間したアブレーション媒体層と、これらの間にある透明液体閉込め媒体とを含む。「透明」とは、レーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であることを意味する。水または水と寒天との混合物が、適切な透明液体閉込め媒体の例である。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングは、アブレーション媒体層が対向する第１の側と第２の側とを有し、接着層が第１の側に配置され、透明液体閉込め媒体が、透明閉込め層により第２の側に対して閉じ込められるテープとすることができる。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングは、物品の基板を一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングでコーティングするレーザ衝撃ピーニングを受ける準備の整った物品に使用することができる。
【０００６】
物品をレーザ衝撃ピーニングする方法は、物品の基板のレーザ衝撃ピーニング面を一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングでコーティングするステップを含む。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングは、透明閉込め層から離間したアブレーション媒体層を含む。透明液体閉込め媒体が、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングとアブレーション媒体層との間に配置される。透明とは、レーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であることを意味する。コーティングされた基板上に十分な出力でレーザビームを発射することにより、レーザ衝撃ピーニング面から基板内へ延びる深い圧縮残留応力を有する領域を形成する、アブレーション媒体層の少なくとも一部を気化する。発射ステップは、レーザビームと物品とを連続して移動させながら、コーティングされた基板に比較的一定の間隔で繰り返すパルスを有するレーザを発射するステップを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１、２および３では、ファン動翼８が、動翼台３６から動翼先端３８へ半径方向外側に延びる、チタン合金製のエーロフォイル３４を有する。ファン動翼８は物品１２の例示であり、硬質合金基板１０を有する。この上に、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７が形成され、レーザ衝撃ピーニングのためにこのコーティングを使用する方法が適用される。基板１０のレーザ衝撃ピーニング面５４は、透明閉込め層６６から離間したアブレーション媒体層６４とこれらの間の透明液体閉込め媒体６８とを含む一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７により被覆されている。透明液体閉込め媒体６８は、アブレーション媒体層６４と透明閉込め層６６との間に閉じ込められた閉込め層として働く。
【０００８】
図示したように、例示的な実施形態では、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７は、アブレーション媒体層６４が対向する第１の側７１と第２の側７３を有するテープ５９である。接着層６０が第１の側７１に配置され、透明液体閉込め媒体６８がアブレーション媒体層６４の第２の側７３に対して閉じ込められる。ビニル等の透明プラスチックを透明閉込め層６６として使用することができる。
【０００９】
一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７は、フィルムまたはテープ５９の形とすることができる。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７がテープ状の場合には、粘着性の接着層６０を含む。この点で、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７がフィルム状の場合には、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７を塗布する前に、適当な接着材料を、レーザ衝撃ピーニング面５４に直接塗布して接着層６０としてもよい。アブレーション層および透明閉込め層として提案される材料には、ビニルプラスチックフィルム等のプラスチックが挙げられよう。この点で、アブレーション媒体を黒に着色し、閉込め層を透明にしてもよい。このフィルムまたはテープを衝撃ピーニング面５４に対して擦るか押圧するかして、アブレーション層とレーザ衝撃ピーニング面との間に残る泡を除去すべきである。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７は、基板１０をコーティングして、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５を形成する。
【００１０】
図１および２は、航空機のターボファンガスタービンエンジンのファン動翼８の概略図であり、ファン動翼８が、例示的に、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７を使用したレーザ衝撃ピーニングを受ける。ファン動翼８は、動翼台３６から動翼先端３８へ半径方向外側に延びるエーロフォイル３４を含む。ファン動翼８は翼根部４０を含み、この翼根部４０は、台３６から翼根部４０の半径方向内端部３７へ半径方向内側に延びる。翼根部４０の半径方向内端部３７には、動翼シャンク４４により台３６に接続された動翼根部４２がある。エーロフォイル３４は、エーロフォイルの前縁ＬＥと後縁ＴＥとの間で翼弦方向に延びる。エーロフォイル３４の翼弦Ｃは、図２に示す動翼の各横断面での前縁ＬＥと後縁ＴＥとの間の線である。エーロフォイル３４の圧力側４６は、矢印Ｖで示す一般的な回転方向を向き、吸込側４８は、エーロフォイルの他側に位置し、中間線ＭＬは、一般に、翼弦方向に２つの面の中間に配置される。
【００１１】
ファン動翼８は、動翼台３６から動翼先端３８へエーロフォイル３４の前縁ＬＥおよび後縁ＴＥに沿ってそれぞれ延びる前縁部５０および後縁部７０を有する。前縁部５０および後縁部７０は第１の幅Ｗ１および第２の幅Ｗ２をそれぞれ含み、前縁部５０および後縁部７０が、エーロフォイル３４の前縁および後縁に沿って生じる切欠き５２および裂け目を取り囲むようになっている。エーロフォイル３４は、エンジン動作中に回転するファン動翼８が発生する遠心力により生じる、大きな引張り応力場の影響を受ける。また、エーロフォイル３４は、エンジン動作中に発生する振動の影響を受け、切欠き５２および裂け目により高サイクル疲労応力が増加して、切欠き５２および裂け目の周りに更なる応力集中を生じさせる。
【００１２】
切欠きおよび裂け目から生じるひび割れ線に沿った動翼の一部の疲労破壊に対処するために、図２に示すように、圧力側４６および吸込側４８の少なくとも一方（好ましくは両方）は、レーザ衝撃ピーニング面５４とプレストレスト(pre-stressed)領域５６とを有する。これらの領域は、レーザ衝撃ピーニング面からエーロフォイル３４内へ延び、レーザ衝撃ピーニング（ＬＳＰ）により加えられる深い圧縮残留応力を有する。好ましくは、プレストレスト領域５６は、幅Ｗ１およびＷ２全体にわたって、翼弦方向に前縁部５０および後縁部７０と同一の広がりを持ち、幅の少なくとも一部が一体化するようにエーロフォイル３４内に十分に深く延びる。図では、プレストレスト領域５６が、前縁ＬＥに沿って半径方向に前縁部５０と同一の広がりを持っているが、これより短くてもよい。
【００１３】
図３および４では、動翼８がロボットアーム２８内に取り付けられて、移動され位置決めされる。この実行中にレーザ衝撃ピーニングが行われる。ここでは、本発明が実用上の実施形態として、前縁部５０をレーザ衝撃ピーニングすることが描かれており、具体的には、レーザ衝撃ピーニング面５４が、重なり合う（複数の）レーザ衝撃ピーニング円形スポット５８を有する一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７により被覆されるものとして、例示される。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７として、粘着テープ５９の層が代表的であるが、フィルム状であってもよい。
【００１４】
図４では、レーザ衝撃ピーニング装置１が示される。このレーザ衝撃ピーニング装置１は、レーザビーム装置と光学系３５とを含む。レーザビーム装置は、発振器と前段増幅器とを持つ発生器３１と、ビームスプリッタ（このスプリッタは、前段増幅されたレーザビームを、第１の増幅器３０および第２の増幅器３２をそれぞれ有する２つの光伝送回路に供給する）とを有する。工学系３５は、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５および一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７とにレーザビーム２を伝送して集束させる光学素子を有する。コントローラ２４を使用してレーザビーム装置を変調して作動させ、こうして、レーザビーム２を制御しつつレーザ衝撃ピーニングコーティング面５５上に発射することができる。
【００１５】
レーザビーム衝撃による圧縮プレストレスト領域５６の深い圧縮残留応力は、一般に、レーザ衝撃ピーニング面５４から、レーザ衝撃による圧縮残留応力の加わる領域内へ約２０〜５０ミルの深さまで延びる約５０〜１５０ＫＰＳＩ（キロポンド／平方インチ）（３５１５〜１０５５０（ｋｇｆ／ｃｍ２））である。レーザビーム衝撃による深い圧縮残留応力は、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５に対して高エネルギーのレーザビーム２を数ミル焦点をずらして繰り返し発射することにより発生する。一般に、レーザビーム２は、ギガワット／ｃｍ２の大きさの最大出力密度を有し、従来技術のコーティング面５５上を流れる水または他の流体のカーテンを使用せずに発射される。アブレーション媒体がアブレーションされてプラズマを発生させ、これにより材料表面に衝撃波が生じる。これらの衝撃波は、透明液体閉込め媒体６８または閉込め層によりレーザ衝撃ピーニング面５４側へ向けなおされ、レーザ衝撃ピーニング面５４下方の材料内で移動する衝撃波（圧力波）を発生させる。これらの衝撃波の振幅および量により、圧縮応力の深さおよび強度が決まる。一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング５７を使用して、標的面を保護し、プラズマを発生し、爆発を閉じ込め、衝撃波をレーザ衝撃ピーニング面５４に向ける。
【００１６】
図４に示すように、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５への複数列の発射によりコーティング面５５がレーザ衝撃ピーニングされるべく、実行中にレーザを連続して発射させることができる。本発明の方法の好ましい実施形態は、隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポットが異なる列に当たるように、レーザビームをテープ面に連続して発射しながら、動翼を連続して移動させるステップを含む。しかし、ビームと面とが相対移動するのであれば、代わりにレーザビームを移動させてもよい。レーザビームと物品１２とを連続して移動させながら、コーティングされた基板１０に比較的一定の間隔で繰り返すパルスを有するレーザを発射させる。
【００１７】
図４および５は、このような４本の列Ｓ１〜Ｓ４のレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８（円で示す）のパターンを示す。列Ｓ１は実線の円で示されているのに対し、その他の列は点線の円で示され、横列中心線６２に沿って対応する中心Ｘを持つ、隣接しないレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８を有する特徴を示している。列のパターンは、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５を完全に被覆している。レーザ衝撃ピーニング円形スポット５８は、重なり合うレーザ衝撃ピーニング円形スポットの横列７４に直径Ｄを有する。パターンは、レーザ衝撃ピーニングコーティング面５５上の重なり合う衝撃ピーニング円形スポットの、複数の重なった横列７４とすることができる。第１の重なりは、所与の横列の隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８間にあり、一般に、隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８の中心Ｘ間の第１のずれＯ１により画定され、直径Ｄの約３０〜５０％以上で変化することができる。第２の重なりは、隣接する横列の隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８間にあり、一般に、隣接する横列中心線６２間の第２のずれＯ２により画定され、適用およびレーザビームの強度またはフルエンスに応じて直径Ｄの約３０〜５０％で変化することができる。第３の重なりは、隣接する横列７４の隣接するレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８の中心Ｘ間の直線のずれＯ３の形であり、特定の適用に応じて直径Ｄの約３０〜５０％で変化することができる。
【００１８】
本方法は、エーロフォイルの表面に目に見える影響や損傷を与えることなく、未使用のテープまたはほぼ未使用のテープのみをアブレーションすることができるように構成される。これは、動翼の動作に望ましくない空力作用を及ぼすおそれのある、レーザによる小さな欠陥または再溶解さえも防止するためである。パターン全体を被覆するために複数列が必要であり、レーザ衝撃ピーニング面５４の再コーティングがレーザ発射の各列間で行われる。このレーザ発射の各列は、しばしば「レップ(rep)」と呼ばれる発射間隔を持つ複数のレーザ発射またはパルスを有する。レップ中に、部品を移動させて、次のレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８の位置で次のパルスが発生するようにする。好ましくは、部品を連続して移動させ、レーザビームのパルスまたは発射時に適切な位置にあるようにタイミングを取る。各列の１回または複数回の繰返しを使用して、各レーザ衝撃ピーニング円形スポット５８に複数回当てるようにしてもよい。これにより、各発射またはレーザパルスで使用するレーザ出力を少なくすることができる。
【００１９】
図６では、本発明によるレーザ衝撃ピーニングプロセスの代替形態が示される。このプロセスにより、５本の横列のレーザ衝撃ピーニングスポットを使用し、４本の列Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４でレーザ衝撃ピーニング面５４の全域を被覆して、ファン動翼前縁の全体または一部をレーザ衝撃ピーニングすることができる。レーザ衝撃ピーニングプロセスは、第１の列から始まる。この第１の列では、動翼を連続して移動させ、レーザビームを連続して発射またはパルスしながら、列１で４つのスポットずつレーザ衝撃ピーニングする。Ｓ１等の所与の列の隣接したレーザ衝撃ピーニングスポット間で移動するように、部品のタイミングを取る。タイミングは、動翼上の連続したレーザ発射のパルス間のレップと一致する。重なり合うレーザ衝撃ピーニング円形スポット５８の５本の横列すべてが、ある距離だけ離間した各列のスポットを含み、同列の他のレーザ衝撃ピーニングスポットが周りのテープに作用しないようにする。第１のテーピングによって先に設けられる列１は、図６で完全な実線で示されているが、列Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４等の他のレーザ衝撃ピーニングスポットは、点線、一点鎖線、二点鎖線の円でそれぞれ示されている。列Ｓ１と列Ｓ２との間のような次の列の前に、レーザ衝撃ピーニングされるレーザ衝撃ピーニング面５４の全域に再びテーピングされる。この再テーピング処置により、レーザ衝撃ピーニング面のむき出しの金属がレーザビームに直接当たることが避けられる。列間および隣接するスポット間が離間した５本の横列の面積の約３０％を被覆するためには、部品が実際に計４回テーピングされるように、１本のテープと３本の再テープとが必要であることがわかっている。これは、代わりとなる塗布および再塗布ステップよりもはるかに迅速で人手および機械が少なくてすむ。２〜５本の横列のあるファン動翼等の所与の部品をレーザ衝撃ピーニングすることが望ましいことがわかっている。各スポット５８を３回以上レーザ衝撃ピーニングすることが望ましいこともわかっている。各スポット５８に３回当てる場合、計１２回のテーピングについて、３組の列Ｓ１〜Ｓ４に１回のテーピングと１１回の再テーピングが必要である。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態について、この原理を説明するために完全に説明したが、添付の特許請求の範囲に記載された発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更および改変を好ましい実施形態に加えることができることを理解すべきである。
【００２１】
本明細書では、本発明の好ましい例示的な実施形態であると考えられるものについて説明したが、本明細書の教示から、本発明の他の変更が当業者には明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲において、このようなすべての変更が本発明の真の趣旨および範囲に確実に含まれることが望ましい。したがって、特許請求の範囲に定義され区別された発明が、米国特許証により確実になることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングおよびその使用方法の例示的な実施形態を使用してレーザ衝撃ピーニングされた、ガスタービンエンジンのファン動翼の斜視図である。
【図２】図１のファン動翼の横断面図である。
【図３】一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングでコーティングされ、レーザ衝撃ピーニングシステム内に取り付けられた、図１の動翼の概略斜視図である。
【図４】図３の一体型レーザ衝撃ピーニングコーティングでコーティングされた動翼が、レーザ衝撃ピーニングされる状態を示す、一部横断面および一部概略図である。
【図５】レーザ衝撃ピーニング面上の、レーザ衝撃ピーニング円形スポットのパターンの概略図である。
【図６】４列のレーザ衝撃ピーニング円形スポットを有する特定のパターンの概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０ 基板
１２ 物品
５７ 一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング
５９ テープ
６０ 接着層
６４ アブレーション媒体層
６６ 透明閉込め層
６８ 透明液体閉込め媒体
７１ 第１の側
【特許請求の範囲】
【請求項１】
「透明」をレーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であると定義した上で、透明閉込め層（６６）から離間したアブレーション媒体層（６４）と、これらの間にある透明液体閉込め媒体（６８）とを有する一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）。
【請求項２】
前記透明液体閉込め媒体（６８）は水を含むことを特徴とする請求項１に記載の一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）。
【請求項３】
前記透明液体閉込め媒体（６８）は水と寒天との混合物を含むことを特徴とする請求項１記載の一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）。
【請求項４】
前記コーティングがテープ（５９）であり、前記テープが、
対向する第１の側（７１）と第２の側（７３）とを有する前記アブレーション媒体層（６４）と、
前記第１の側（７１）に配置された接着層（６０）と、
前記透明閉込め層（６６）により前記第２の側（７３）に対して閉じ込められた透明液体閉込め媒体（６８）と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）。
【請求項５】
「透明」をレーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であると定義した上で、透明閉込め層（６６）から離間したアブレーション媒体層（６４）と、これらの間にある透明液体閉込め媒体（６８）とを有する一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）でコーティングされた基板（１０）を備えることを特徴とするレーザ衝撃ピーニング用コーティング物品（１２）。
【請求項６】
前記コーティングがテープ（５９）であり、前記テープが、
対向する第１の側（７１）と第２の側（７３）とを有する前記アブレーション媒体層（６４）と、
前記第１の側（７１）に配置された接着層（６０）と、
前記透明閉込め層（６６）により前記第２の側（７３）に対して閉じ込められた透明液体閉込め媒体（６８）とをさらに含むことを特徴とする請求項５記載のコーティング物品（１２）。
【請求項７】
物品（１２）をレーザ衝撃ピーニングする方法であって、
前記物品（１２）の基板（１０）のレーザ衝撃ピーニング面を、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）でコーティングするステップを含み、
「透明」をレーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であると定義した場合に、前記一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）が、透明閉込め層（６６）から離間したアブレーション媒体層（６４）と、これらの間にある透明液体閉込め媒体（６８）とを有し、
さらに、コーティングされた基板（１０）上に、レーザビームを発射するステップと、
十分な出力でレーザビームを発射することにより、前記レーザ衝撃ピーニング面から前記基板（１０）内へ延びる深い圧縮残留応力を有する領域を形成する、前記アブレーション媒体層（６４）の少なくとも一部を気化するステップとを含むことを特徴とするレーザ衝撃ピーニング方法。
【請求項８】
前記コーティングがテープ（５９）であり、前記テープが、
対向する第１の側（７１）と第２の側（７３）とを有する前記アブレーション媒体層（６４）と、
前記第１の側（７１）に配置された接着層（６０）と、
前記透明閉込め層（６６）により前記第２の側（７３）に対して閉じ込められた透明液体閉込め媒体（６８）とをさらに含むことを特徴とする請求項７記載のレーザ衝撃ピーニング方法。
【請求項９】
前記レーザビームと前記コーティングした基板（１０）とを連続して移動させながら、前記コーティングされた基板（１０）に比較的一定の間隔で繰り返すパルスを有するレーザビームを発射するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７記載のレーザ衝撃ピーニング方法。
【請求項１０】
前記コーティングがテープ（５９）であり、前記テープが、
対向する第１の側（７１）と第２の側（７３）とを有する前記アブレーション媒体層（６４）と、
前記第１の側（７１）に配置された接着層（６０）と、
前記透明閉込め層（６６）により前記第２の側（７３）に対して閉じ込められた透明液体閉込め媒体（６８）とをさらに含むことを特徴とする請求項９記載のレーザ衝撃ピーニング方法。
【請求項１】
「透明」をレーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であると定義した上で、透明閉込め層（６６）から離間したアブレーション媒体層（６４）と、これらの間にある透明液体閉込め媒体（６８）とを有する一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）。
【請求項２】
前記透明液体閉込め媒体（６８）は水を含むことを特徴とする請求項１に記載の一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）。
【請求項３】
前記透明液体閉込め媒体（６８）は水と寒天との混合物を含むことを特徴とする請求項１記載の一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）。
【請求項４】
前記コーティングがテープ（５９）であり、前記テープが、
対向する第１の側（７１）と第２の側（７３）とを有する前記アブレーション媒体層（６４）と、
前記第１の側（７１）に配置された接着層（６０）と、
前記透明閉込め層（６６）により前記第２の側（７３）に対して閉じ込められた透明液体閉込め媒体（６８）と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）。
【請求項５】
「透明」をレーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であると定義した上で、透明閉込め層（６６）から離間したアブレーション媒体層（６４）と、これらの間にある透明液体閉込め媒体（６８）とを有する一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）でコーティングされた基板（１０）を備えることを特徴とするレーザ衝撃ピーニング用コーティング物品（１２）。
【請求項６】
前記コーティングがテープ（５９）であり、前記テープが、
対向する第１の側（７１）と第２の側（７３）とを有する前記アブレーション媒体層（６４）と、
前記第１の側（７１）に配置された接着層（６０）と、
前記透明閉込め層（６６）により前記第２の側（７３）に対して閉じ込められた透明液体閉込め媒体（６８）とをさらに含むことを特徴とする請求項５記載のコーティング物品（１２）。
【請求項７】
物品（１２）をレーザ衝撃ピーニングする方法であって、
前記物品（１２）の基板（１０）のレーザ衝撃ピーニング面を、一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）でコーティングするステップを含み、
「透明」をレーザ衝撃ピーニングに使用するレーザビームに対して透明であると定義した場合に、前記一体型レーザ衝撃ピーニングコーティング（５７）が、透明閉込め層（６６）から離間したアブレーション媒体層（６４）と、これらの間にある透明液体閉込め媒体（６８）とを有し、
さらに、コーティングされた基板（１０）上に、レーザビームを発射するステップと、
十分な出力でレーザビームを発射することにより、前記レーザ衝撃ピーニング面から前記基板（１０）内へ延びる深い圧縮残留応力を有する領域を形成する、前記アブレーション媒体層（６４）の少なくとも一部を気化するステップとを含むことを特徴とするレーザ衝撃ピーニング方法。
【請求項８】
前記コーティングがテープ（５９）であり、前記テープが、
対向する第１の側（７１）と第２の側（７３）とを有する前記アブレーション媒体層（６４）と、
前記第１の側（７１）に配置された接着層（６０）と、
前記透明閉込め層（６６）により前記第２の側（７３）に対して閉じ込められた透明液体閉込め媒体（６８）とをさらに含むことを特徴とする請求項７記載のレーザ衝撃ピーニング方法。
【請求項９】
前記レーザビームと前記コーティングした基板（１０）とを連続して移動させながら、前記コーティングされた基板（１０）に比較的一定の間隔で繰り返すパルスを有するレーザビームを発射するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７記載のレーザ衝撃ピーニング方法。
【請求項１０】
前記コーティングがテープ（５９）であり、前記テープが、
対向する第１の側（７１）と第２の側（７３）とを有する前記アブレーション媒体層（６４）と、
前記第１の側（７１）に配置された接着層（６０）と、
前記透明閉込め層（６６）により前記第２の側（７３）に対して閉じ込められた透明液体閉込め媒体（６８）とをさらに含むことを特徴とする請求項９記載のレーザ衝撃ピーニング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１５９２９０（Ｐ２００６−１５９２９０Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４７４９０（Ｐ２００５−３４７４９０）
【出願日】平成１７年１２月１日（２００５．１２．１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１日（２００５．１２．１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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