甘孜超声喷丸机技术外发展历史-超声喷丸壁板2023-04-06

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超声波喷丸机外部技术的发展历史

超声波喷丸技术在美国、欧洲等我国航空部门已有广泛应用和报道,设备及相关技术的研究才刚刚起步。法国公司于1996年开始这项技术的研究,并已开发出一套超声波喷丸工艺及其相应的超声波喷丸设备,广泛应用于航空航天、造船、汽车等行业。图1是南京航空航天大学研制的超声波喷丸装置。超声波喷丸所用的喷丸介质除钢丸外,还可以在工作端使用不同曲率半径的撞针,如图2所示。该装置的强化机理是通过对金属零件表面的冲击,促进金属零件表面的塑性变形,进而在零件表面产生残余压应力和纳米层,提高金属零件的硬度。

超声波喷丸技术由于其诸多优点,在美国和欧洲的航空部门得到了广泛的应用,包括A310-340和8707-777在内的机翼壁板零件都是采用喷丸技术成形的。超声波喷丸在国外大飞机制造业的应用如下:【C37:德国KSA公司拥有一套集CAD/CAE/CAM于一体的整体壁板喷丸工艺系统,已完全实现整体壁板喷丸工艺的几何信息分析、成形过程的有限元模拟和工艺参数的优化,完成了壁板数控成形的集成技术;目前,一些中国公司采用预应力喷丸技术制造超临界翼型整体壁板。如加拿大NMF公司采用预应力喷丸技术为以色列银河飞机制造机翼带肋整体壁板,美国MIC公司采用预应力喷丸技术制造A380机翼下壁板;在整体壁板焊接成形技术中,德国KSA公司采用自动喷丸技术实现了A380激光焊接机身整体壁板的喷丸和形状修正。

国外n.r.ta .纯铁退火后进行超声喷丸,发现纯铁表面纳米层晶粒细小到lOnm,并对晶粒细化机理进行了探索。文献[4]提出了计算超声喷丸作用下金属材料表面残余应力的理论模型。文学中的瓜里安。对喷丸处理对工件中微裂纹扩展的影响进行了三维数值模拟。艾。Hassani应用赫兹弹性理论和弹塑性模型,用一维解析法预测喷丸残余应力。超声波喷丸技术的研究刚刚起步。目前,有北京航空制造工程研究所、Xi安飞机厂、南京航空航天大学、天津大学等单位从事超声喷丸技术的研究。从文献中得知,北京航空制造工程学院、北京航空材料学院等单位对这一新技术的基础理论和冲击强化成形中的关键技术进行了系统研究,如超声喷丸冲击载荷下板料表面塑性变形的J风险研究、超声喷丸数值模拟等。中国科学院金属研究所和南京理工大学材料科学与工程系的非平衡合金快速凝固研究小组利用超声喷丸技术在20钢样品上成功制备了具有纳米结构的表面层。在参考文献[6]中,研究人员采用普通喷丸和超声波喷丸两种加工方法对7075-T651铝合金进行处理,比较了两种喷丸方法的强化效果。对比结果表明,超声喷丸对7075-T651铝合金的强化效果明显优于普通喷丸。虽然一些相关单位已经做了定量研究,积累了定量研究成果,但仍有一些关键问题没有得到解决,如超声冲击过程中金属材料的力学理论模型和动态响应、超声冲击参数对冲击效果的影响、利用有限元分析软件模拟超声冲击过程时模型的建立等。为了深入了解超声喷丸的机理和过程,推广超声喷丸技术的应用,也有必要对上述问题进行研究。


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