Rezultati meritev zaostalih napetosti v zlitini Al 2017A-T451 so prikazani v preglednici 4.1 in na sliki 4.3.
Iz izmerjenih podatkov smo v nadljevanju izrisali grafe, kar nam omogoča lažji vpogled vpliva različnih parametrov LSP na zaostale napetosti. V grafih so vrednosti zaostalih napetosti označene s piko, črta na zgornji in spodnji strani pike pa predstavlja merilno napako merjenja zaostalih napetosti z rentgensko difrakcijo.
Rezultati in diskusija
36 Preglednica 4.1: Rezultati meritev zaostalih napetosti v Al 2017A-T451.
napetost
Na sliki 4.3 ter 4.4 so prikazane zaostale napetosti v Al 2017A-T451 v longitudinalni ter transverzalni smeri glede na potek predhodne LSP obdelave.
Iz rezultatov je razvidno, da število prehodov močno vpliva na zaostale napetosti v materialu.
Še posebej veliko razliko je opaziti med enim in dvema prehodoma, ko tlačne zaostale napetosti močno narastejo.
Medtem pa med dvema in tremi prehodi niti ni velike razlike, ponekod so vrednosti pri treh prehodih celo manjše, kar nakazuje na ozko tehnološko okno ustrezne LSP obdelave ter obdelovalnih parametrov. Tako so se na primer pri moči 8 GW/cm2 in zaščiti z aluminijevim trakom tlačne zaostale napetosti v longitudinalni smeri povečale iz -212 MPa pri enem
Rezultati in diskusija
37 prehodu na -299 MPa pri dveh prehodih, kar pomeni, da so se tlačne zaostale napetosti z dodatno LSP obdelavo površine povečale za 87 MPa.
Slika 4.3: Zaostale napetosti glede na število prehodov LSP za Al 2017-T451 v L smeri
Iz rezultatov je razvidno, da število prehodov močno vpliva na zaostale napetosti v materialu.
Še posebej veliko razliko je opaziti med 1 in 2 prehodoma, ko tlačne zaostale napetosti močno narastejo.
Medtem pa med 2 in 3 prehodi niti ni velike razlike, ponekod so vrednosti pri 3 prehodih celo manjše, kar nakazuje na ozko tehnološko okno ustrezne LSP obdelave ter obdelovalnih parametrov. Tako so se na primer pri moči 8 GW/cm2 in zaščiti z aluminijevim trakom, tlačne zaostale napetosti v longitudinalni smeri povečale iz -212 MPa pri enem prehodu na -299 MPa pri dveh prehodih, kar pomeni, da so se tlačne zaostale napetosti z dodatno LSP obdelavo površine povečale za 87 MPa.
Pri treh prehodih (in enakimi parametri) pa so tlačne zaostale napetosti v longitudinalni smeri znašale -290 MPa. Prav tako so se tlačne zaostale napetosti v longitudinalni smeri pri LSP z močjo 4 GW/cm2 pri dveh prehodih povečale, pri treh prehodih pa so se rahlo zmanjšale.
Tlačne zaostale napetostu v transverzalni smeri so v vsakem primeru večje tistih v longitudinalni smeri, kar je skladno z rezultati iz literature [7][19].
Rezultati in diskusija
38 Slika 4.4: Zaostale napetosti glede na število prehodov LSP za Al 2017-T451 v T smeri.
Velike razlike pa je opaziti v odvisnosti od uporabljene vrste zaščitne plasti, saj so vse vrednosti tlačnih zaostalih napetosti pri LSP tretiranju s črnim PVC trakom bistveno večje kakor z uporabo Al traku. Tako na primer tlačne zaostale napetosti v transverzalni smeri pri moči 8 GW/cm2 in enem prehodu znaša -290 MPa pri zaščiti z aluminijevim trakom ter -352 MPa pri LSP s črnim PVC trakom kot zaščitnim medijem.
Ob uporabi črnega PVC traku se tako tlačne zaostale napetosti povprečno povečajo za 25%
več kakor pri uporabi aluminijevega traku.
Rezultati in diskusija
39 Preglednica 4.2: Rezultati meritev zaostalih napetosti v Al 7075-T651.
napetost
Slika 4.5: Zaostale napetosti glede na število prehodov LSP za Al 7075-T651 v L smeri.
Iz slik 4.5 in 4.6, kjer so prikazane tlačne zaostale napetosti v LSP tretiranem Al 7075-T651, je opaziti podoben trend kot pri Al zlitin 2017A-T451, kjer je zopet razviden velik preskok med vrednostmi zaostalih napetosti med enim in dvema prehodoma, medtem ko pri treh
Rezultati in diskusija
40 prehodih razlika ni tako velika. Tudi pri tej zlitini so zaostale napetosti večje v transverzalni kakor v longitudinalni smeri zaradi učinkov LSP obdelave saj je v napredujoči smeri večji učinek udarni valov na površino materiala.
Slika 4.6: Zaostale napetosti glede na število prehodov LSP za Al 7075-T651 v T smeri
Tlačne zaostale napetosti pri LSP s črnim PVC trakom so večje, vendar v tem primeru povprečno le za 17% več od longitudinalnih zaostalih napetosti. Iz tega lahko vidimo, da zaščitna prevleka pri zlitini 7075-T651 nima takšnega vpliva kot pri zlitini 2017A-T451.
Iz slik 4.7 in 4.8 je razvidno, da gostota moči laserja (pove nam, koliko giga-watov moči odda laserska svetloba na površini enega kvadratnega centimetra), bistveno vpliva na zaostale napetosti v LSP obdelanem materialu.
To je seveda skladno s pričakovanji, saj je jakost udarnega vala odvisna od gostote moči.
Laserska svetloba višje gosote moči intenzivneje upari površino (zaščitno plast), zaradi česar je tlačni udarni val močnejši in v material vnese večjo plastično deformacijo, posledično pa nastanejo večje tlačne zaostale napetosti.
Rezultati in diskusija
41 Slika 4.7: Zaostale napetosti v odvisnosti od gostote moči za Al 2017A-T451 v L smeri.
Tako so na primer, pri izvedbi LSP z enim prehodom in zaščitno plastjo s črnim PVC trakom, pri moči 4 GW/cm2 v materialu nastale tlačne zaostale napetosti v longitudinalni smeri vrednosti -214 MPa, pri moči 8 GW/cm2 pa tlačne zaostale napetosti v longitudinalni smeri vrednosti -295. Tlačne zaostale napetosti v longitudinalni smeri so se tako pri večji gostoti moči povečale za 84 MPa. Povprečno so zaostale napetosti s povečanjem gostote moči narasle za 33%.
Slika 4.8: Zaostale napetosti glede na gostoto moči LSP za Al 2017A-T451 v T smeri.
Gostota moči vpliva na obe zaščitni plasti približno enako, saj so bile razlike med zaostalimi napetostmi pri večji in manjši gostoti moči pri obeh zaščitnih plasteh zelo podobne. Iz
Rezultati in diskusija
42 rezultatov lahko sklepamo, da se s povečanjem gostote moči močno povečajo tlačne zaostale napetosti, ne glede na uporabljeni zaščitni medij.
V Al 7075-T651 so razlike v tlačnih zaostalih napetostih v odvisnosti od gostote moči še izrazitejše (Sliki 4.9 in 4.10). Na primer, po LSP obdelavi z enim prehodom in zaščitno plastjo s črnim PVC trakom, so pri moči 4 GW/cm2, v longitudinalni smeri, nastale tlačne zaostale napetosti vrednosti -133 MPa, pri moči 8GW/cm2 pa tlačne zaostale -267 MPa. V povprečju so se tlačne zaostale napetosti s povečanjem gostote moči za faktor 2 povečale za 48%.
Slika 4.9: Zaostale napetosti glede na gostoto moči LSP za Al 7075-T651 v L smeri.
Na podlagi zgoraj prikazanih razultatov lahko nedvomno trdimo, da ima povečanje gostote moči signifikantni vpliv na povečanje vnesenih tlačnih zaostalih napetosti med procesom laserskega udarnega utrjevanja materiala.
Rezultati in diskusija