El granallado con láser ( LP ), o el granallado por choque con láser ( LSP ), es un proceso de ingeniería de superficies que se utiliza para impartir tensiones residuales beneficiosas en los materiales. Las tensiones residuales de compresión profundas y de alta magnitud inducidas por el granallado con láser aumentan la resistencia de los materiales a fallas relacionadas con la superficie, como fatiga , fatiga por fricción y agrietamiento por corrosión bajo tensión . El granallado por impacto con láser también se puede utilizar para fortalecer secciones delgadas, endurecer superficies, dar forma o enderezar piezas (conocido como formación por granallado con láser), romper materiales duros, compactar metales en polvo y para otras aplicaciones donde las ondas de choque de alta presión y corta duración ofrecen lo deseable. resultados del procesamiento.
Los descubrimientos científicos iniciales hacia el granallado láser moderno comenzaron a principios de la década de 1960, cuando la tecnología de láser pulsado comenzó a proliferar en todo el mundo. En una de las primeras investigaciones sobre la interacción del láser con materiales realizada por Gurgen Askaryan y EM Moroz, documentaron mediciones de presión en una superficie específica utilizando un láser pulsado. [1] Las presiones observadas fueron mucho mayores de las que podrían crearse únicamente con la fuerza del rayo láser . La investigación sobre el fenómeno indicó que la alta presión era el resultado de un impulso generado por la vaporización del material en la superficie del objetivo cuando el pulso láser lo calentaba rápidamente. A lo largo de la década de 1960, varios investigadores definieron y modelaron aún más la interacción del pulso del rayo láser con los materiales y la posterior generación de ondas de tensión. [2] [3] Estos y otros estudios observaron que las ondas de tensión en el material se generaban a partir del plasma en rápida expansión creado cuando el rayo láser pulsado golpeaba el objetivo. Posteriormente, esto generó interés en lograr presiones más altas para aumentar la intensidad de las ondas de estrés. Para generar presiones más altas fue necesario aumentar la densidad de potencia y enfocar el rayo láser (concentrar la energía), requiriendo que la interacción rayo láser-material ocurra en una cámara de vacío para evitar la ruptura dieléctrica dentro del rayo en el aire. Estas limitaciones limitaron el estudio de las interacciones material-láser pulsado de alta intensidad a un grupo selecto de investigadores con láseres pulsados de alta energía.
A finales de la década de 1960 se produjo un avance importante cuando NC Anderholm descubrió que se podían lograr presiones de plasma mucho más altas confinando el plasma en expansión contra la superficie objetivo. [4] Anderholm confinó el plasma colocando una capa de cuarzo, transparente al rayo láser, firmemente contra la superficie objetivo. Con la superposición colocada, el rayo láser atravesó el cuarzo antes de interactuar con la superficie objetivo. El plasma en rápida expansión estaba ahora confinado dentro de la interfaz entre la capa de cuarzo y la superficie del objetivo. Este método de confinar el plasma aumentó en gran medida la presión resultante, generando picos de presión de 1 a 8 gigapascales (150 a 1200 ksi), en un orden de magnitud mayor que las mediciones de presión de plasma no confinado. La importancia del descubrimiento de Anderholm para el granallado por láser fue la demostración de que las interacciones entre el láser pulsado y el material para desarrollar ondas de tensión de alta presión se podían realizar en el aire, sin limitarse a una cámarade vacío .
A principios de los años 70 se realizaron las primeras investigaciones sobre los efectos de la irradiación con láser pulsado en el material objetivo. LI Mirkin observó el hermanamiento de granos de ferrita en acero bajo el cráter creado por irradiación láser en el vacío. [5] SA Metz y FA Smidt, Jr. irradiaron láminas de níquel y vanadio en el aire con un láser pulsado a una baja densidad de potencia y observaron huecos y bucles de vacantes después de recocer las láminas, lo que sugiere que la tensión creó una alta concentración de vacantes. ola. Estas vacantes se agregaron posteriormente durante el recocido posterior a la irradiación en los huecos observados en el níquel y los bucles de dislocación en el vanadio. [6]