つよくする
レーザピーニングによる応力付与の特性とは
レーザピーニングによる表面改質
高い安全性が求められる航空機のタービンブレードには、疲労強度の向上を主目的としてレーザピーニングが施されています。ショットピーニングとは異なる特性を持ち、従来応力付与が困難であった脆性材料へも適用可能であることから、その用途・目的は拡大し続けています。
長年蓄積してきたショットピーニングの知見を活かして、レーザピーニングによる新東工業ならではのプロセス提案・受託加工・試作加工が可能です。
レーザピーニングとは
材料表面にレーザを照射することで、表面層に圧縮残留応力を付与する表面改質プロセスです。
レーザビームには大きくトップハット型とガウシアン型があり、レーザピーニングにはトップハット型レーザを用います。
材料表面にプラズマを生じさせるには高密度なエネルギーが必要なため、レンズを通してビームを絞ることで材料表面に当たるビームのエネルギー密度を高めます。
照射前レーザプロファイル
ビーム強度分布
トップハット型
ビーム形状
円形
トップハット型レーザ
プラズマ化する表面に対して均一な強度ビームが当たるため、残留応力が均一に導入されます。
ガウシアン型レーザ
プラズマ化する表面に対して強度に変動があるビームが当たるため、残留応力が均一に導入されません。
トップハット型
ガウシアン型
レーザピーニングの特性・効果
マスキング要らずで、局所エリアを加工可能
レーザピーニングはビームを自在に絞ることができるため、極小エリア(穴縁や歯底など)のみを加工することができます。
特に金型においては、表面性状を変化させずに圧縮残留応力が付与可能なため、製品面に影響を与えず寿命向上が期待できます。
〔 金型の面取り部 〕
〔 ギヤの歯底 〕
結晶性を保存可能
レーザピーニングは塑性変形・組成流動を利用しないため、変形（湾曲）しづらい特性を持ちます。
これにより、結晶粒が微細化せず、相変態（ɤ → α）も起こさずに圧縮残留応力を付与することができます。
〔 SUS304 EBSD IPFマップの観察結果例 〕
〔 SUS304 EBSD Phaseマップの観察結果例 〕
脆性材料への加工が可能
レーザピーニングは、他工法では破壊が生じうるセラミックや超硬合金などの脆性材料に対しても加工できるため、これまで応力を付与できなかった材料への適用が可能です。
犠牲層と呼ばれる膜層を表面に製作することで、表面焼けを発生させずに圧縮残留応力を付与できます。
※犠牲層の有無によって圧縮残留応力値は変化します。
ショットピーニングと比較して付与されるひずみが低い
ショットピーニングに比べてレーザピーニングによって付与されるひずみが低く、アルミニウム合金における応力緩和の発生を抑制します。
レーザピーニングの加工事例
対象材料
- ガス浸炭
- SCM420H
レーザピーニングによる特徴
- 国内で唯一、鋼に対してショットピーニングと同等の最大圧縮残留応力値を付与可能。
- クロッシングポイント※がショットピーニングと比較して深い。
※クロッシングポイント：残留応力分布曲線が応力値０を通過する点
対象材料
- アルミ合金
- A7075-T651
レーザピーニングによる特徴
- クロッシングポイント※がショットピーニングと比較して深い。
※クロッシングポイント：残留応力分布曲線が応力値０を通過する点
レーザピーニングの対象例
対象材料
- ステンレス
- アルミニウム
- チタン
- ニッケル基合金
- セラミック
- 超硬合金 など
上記以外の材料については、お問い合わせください。
対象形状
- 平板
- 丸板
- 内R形状 など
そのほかにもご要望に応じた施工が可能です。
対象サイズ
- 最大□200×t70mm
上記を超えるサイズをご希望の場合は、一度ご相談ください。
対象ワーク
- 〔航空機〕タービンブレード
- 〔自動車〕金型、ベアリング
- 〔エネルギー〕ガスタービン、原子炉部品
- 〔3Dプリンタ〕金属積層造形部品 など
レーザピーニングに関する研究実績
新東工業では、日々レーザピーニングをはじめとするピーニング技術に関して研究を進めています。
下部リンクより、これまでに発表した研究論文をご参照いただけます。
2023年
-
講演
時効性アルミニウム合金の圧縮残留応力に及ぼすレーザピーニングの影響
- 講演者
- 斉藤 悠太
- 講演会
- 日本材料学会東海支部開催 テクノフェアポスター発表（2023）
- 主催
- 日本材料学会
2022年
-
論文
レーザピーニングによるセラミックスの疲労強度特性の改善
- 執筆者
- 野口，高橋，斉藤
- 掲載誌
- ショットピーニング技術（2022）
- 発行元
- ショットピーニング技術協会
-
講演
レーザピーニングによるコーティングを施した切削工具の耐剝離性向上の検討
- 講演者
- 斉藤，小林，岡田，加藤
- 講演会
- ショットピーニング技術（2022）
- 主催
- ショットピーニング技術協会
-
講演
レーザーピーニングによる窒素ケイ素の曲げ強度向上と表面欠陥の無害化
- 講演者
- 野口，高橋，斉藤
- 講演会
- ばね及び復元力応用講演会（2022）
- 主催
- 日本ばね学会
-
論文
Effect of Shot and Laser Peening on Fatigue Strength of Additively Manufactured Aluminum Alloy with Rough Surfaces
- 執筆者
- Nakamura, Takahashi, Saito
- 掲載誌
- Journal of Materials Engineering and Performance （2022）
- 発行元
- Journal of Materials Engineering and Performance
-
講演
炭素鋼施削におけるコーテッドcBNチップへのレーザピーニング処理効果
- 講演者
- 岡田，加藤，小林，斉藤，荻野，生田
- 講演会
- 日本鉄鋼協会秋季講演大会 予告セッション（2022）
- 主催
- 日本鉄鋼協会
-
講演
ショットまたはレーザーピーニングによる改質技術（切削加工具・各種金型など）
- 講演者
- 小林 祐次
- 講演会
- 精密工学会中国四国支部（山陰地区）講習会「切削加工と表面改善」 （2022）
- 主催
- 精密工学会 中部支部
-
- 執筆者
- Saigusa，Yamamoto，Takahashi，Kumeno，Shibuya
- 掲載誌
- Materials 2022,15,315. （2022）
- 発行元
- MDPI
2021年
-
論文
3D積層造型したアルミナの曲げ強度に及ぼすレーザピーニングの効果
- 執筆者
- 山本，高橋，粂野
- 掲載誌
- ショットピーニング技術協会誌1月号（2021）
- 発行元
- ショットピーニング技術協会
-
講演
The effect of laser peening and alumite treatment on fatigue properties of A7075 alloys
- 講演者
- Saito，Kobayashi，Nakamura
- 講演会
- Laser Shock Peening2021（2021）
- 主催
- LSP Technologies
2020年
-
- 執筆者
- 高橋，小岸，澁谷，粂野
- 掲載誌
- 横浜国立大学 HP プレスリリース（2020）
- 発行元
- 横浜国立大学
-
論文
高硬さ部品へのショットピーニングとレーザーピーニングの適用
- 執筆者
- 小林 祐次
- 掲載誌
- 月間トライボロジー8月号（2020）
- 発行元
- 株式会社新樹社
-
講演
アルミニウム合金の疲労特性に及ぼすレーザピーニングおよび陽極酸化処理の影響
- 講演者
- 臼井，中村，粂野，水野
- 講演会
- ABTEC2020（2020）
- 主催
- 砥粒加工学会
-
講演
3D積層造型したアルミナの曲げ強度に及ぼすレーザピーニングの効果
- 講演者
- 山本，高橋，粂野
- 講演会
- 日本ばね協会 2020年度秋季定例講演会（2020）
- 主催
- 日本ばね学会
-
- 執筆者
- 高橋，小岸，澁谷，粂野
- 掲載誌
- Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures （2020）
- 発行元
- John Wiley & Sons Ltd
2019年
-
論文
Evaluation of Surface Properties of Silicon Nitride Ceramics Treated with Laser Peening
- 執筆者
- Saigusa，Takahashi，Sibuya
- 掲載誌
- International Journal of Peening Science & Technology（2019）
- 発行元
- Old City Publishing
-
講演
ショットピーニングとレーザピーニングの効果の違いとそのアプリケーション
- 講演者
- ―
- 講演会
- LMPシンポジウム2019（2019）
- 主催
- 一般社団法人 日本溶接協会
-
- 執筆者
- 笛木，高橋，粂野，澁谷
- 掲載誌
- 圧力技術（2019）
- 発行元
- 日本高圧力技術協会
-
講演
レーザピーニングによるアルミナ炭化ケイ素複合材の曲げ強度向上
- 講演者
- 土屋，高橋，粂野，澁谷
- 講演会
- ショットピーニング技術協会 2019年度学術講演会（2019）
- 主催
- ショットピーニング技術協会
-
講演
レーザピーニングによる高強度アルミ合金における表面欠陥の無害化
- 講演者
- 小岸，高橋，粂野，澁谷
- 講演会
- ショットピーニング技術協会 2019年度学術講演会（2019）
- 主催
- ショットピーニング技術協会
-
- 執筆者
- 粂野，澁谷，髙橋，小岸
- 掲載誌
- 新東技報（2019）
- 発行元
- 新東工業株式会社
2018年
-
講演
ショットピーニングとレーザピーニングの効果の違いとそのアプリケーション
- 講演者
- ―
- 講演会
- レーザー加工学会第89回講演会（2018）
- 主催
- レーザー加工学会
-
講演
レーザーピーニングを施工した窒化ケイ素セラミックスの機械的特性の評価
- 講演者
- Takahashi，Kumeno，Shibuya
- 講演会
- 7th International Conference on Laser Peening and Related phenomena（2018）
- 主催
- レーザー学会
-
講演
冷間工具鋼へのレーザピーニングによる疲労強度向上に関する研究
- 講演者
- 粂野，澁谷，中村，芳之内
- 講演会
- 砥粒加工学会 学術講演会（ABTEC2018）（2018）
- 主催
- 公益社団法人 砥粒加工学会
-
講演
レーザピーニングによるアルミニウム合金の疲労強度向上と表面欠陥の無害化
- 講演者
- 小岸，高橋，粂野，澁谷
- 講演会
- ばね及び復元力応用講演会（2018）
- 主催
- 日本ばね学会
-
講演
き裂状表面欠陥を有するステンレス鋼溶接継手の疲労限度改善と欠陥の無害化-レーザピーニングの効果-
- 講演者
- 笛木，高橋，粂野，澁谷
- 講演会
- 日本機械学会 M&M2018 材料力学カンファレンス（2018）
- 主催
- 一般社団法人 日本機械学会
-
講演
Fatigue Strength Improvement of an Aluminum Alloy with a Crack-like Surface Defect using Laser Peening
- 講演者
- ―
- 講演会
- 7th International Conference on Laser Peening and Related phenomena（2018）
- 主催
- レーザー学会
2017年
-
講演
窒化ケイ素セラミックスの表面特性に及ぼすレーザピーニングの影響
- 講演者
- ―
- 講演会
- ばね及び復元力応用講演会（2017）
- 主催
- 日本ばね学会
-
講演
レーザピーニングを施工した窒化ケイ素セラミックスの機械的特性の評価
- 講演者
- ―
- 講演会
- 日本機械学会M&M2017 材料力学カンファレンス（2017）
- 主催
- 日本機械学会
-
講演
Acoustic Emission Monitoring of Laser Shock Peening by Detection of Underwater Acoustic Wave
- 講演者
- ―
- 講演会
- International conference on shot peening（2017）
- 主催
- iscsp
2016年
-
講演
レーザーピーニングした浸炭高硬鋼の転動疲労寿命
- 講演者
- ―
- 講演会
- 日本機械学会中国四国支部 第54期総会・講演会（2016）
- 主催
- 日本機械学会中国四国支部
-
講演
浸炭材の面圧強度に及ぼすショットピーニングおよびレーザーピーニングの影響
- 講演者
- ―
- 講演会
- 6th International conference on Laser peening and related phenomena（2016）
- 主催
- レーザー学会
-
講演
金型材料におけるレーザーピーニングの影響
- 講演者
- ―
- 講演会
- 6th International conference on Laser peening and related phenomena（2016）
- 主催
- レーザー学会
2014年
-
論文
高強度アルミニウム合金の疲労強度に及ぼすショットピーニングおよびレーザーピーニングの影響
- 執筆者
- 辻，小林，水野
- 掲載誌
- ショットピーニング技術第25巻 第3号（2014）
- 発行元
- ショットピーニング技術協会
-
講演
AE Monitoring in Water During Laser Shock Peening Process
- 講演者
- ―
- 講演会
- ICSP12（International conference on shot peening）（2014）
- 主催
- ICSP12（International scientific committee for shot peening）
2013年
-
講演
レーザーピーニング強度のAEによる測定
- 講演者
- ―
- 講演会
- ショットピーニング技術協会 春季講演大会（2013）
- 主催
- ショットピーニング技術協会
-
講演
AEによるレーザーピーニングの評価と解析
- 講演者
- ―
- 講演会
- ショットピーニング技術協会 設立25周年記念シンポジウム（2013）
- 主催
- ショットピーニング技術協会
2012年
-
講演
Quantitative acoustic emission measurement of laser peening
- 講演者
- ―
- 講演会
- 30th European Conference on Acoustic Emission Testing（2012）
- 主催
- European Working Group on Acoustic Emission
2011年
-
講演
Comparison shot peening and Laser peening on fatigue behavior Aluminum
- 講演者
- ―
- 講演会
- The 3rd international conference on Laser Peening and Related Phenomena（2011）
- 主催
- Consortium of Photon Science Technology under Photon Frontier Network by MEXT
2010年
-
講演
ショットピーニングの一般的な内容とレーザーとの接点
- 講演者
- ―
- 講演会
- レーザ加工学会 レーザー衝撃応用専門委員会（2010）
- 主催
- レーザ加工学会
-
講演
アルミニウム合金へのレーザーピーニングに及ぼす短パルスレーザーの影響
- 講演者
- 辻 俊哉
- 講演会
- 日本機械学会 関東支部第16期総会講演会（2010）
- 主催
- 日本機械学会
-
- 執筆者
- 松本，辻，小林，部谷，沖原
- 掲載誌
- レーザ加工学会誌 Vol. 17, No.4,（2010）, pp.44-50
- 発行元
- レーザ加工学会
レーザピーニングの関連技術
非破壊・非接触で応力測定「表面評価技術 Sightia®」
高速測定で応力測定までの自動化を実現するPSMX-Ⅱ、より詳細な応力分布の分析が可能なμ-X360s、研磨焼けなどの加工状態を数値化するECNI-Ⅱにより品質管理を見える化することで、カーボンニュートラルにも貢献します。
世界トップレベルのプロセス提案「ショットピーニング」
ショットピーニング、レーザーピーニングをはじめとしたピーニングに関する技術・知見を包括的に保有するのは世界でも新東工業以外にありません。表面改質のお困りごと・課題は、ぜひお任せください。
その他関連ページ
新東LSPTレーザーピーニング株式会社
（新東工業株式会社 一宮事業所内）
