噴丸成形的基本原理是什么？

2022-02-20 11:18

利用高速彈丸（直徑1~6mm）流撞擊金屬板材的表面，使受撞擊的表面及其下層金屬材料產(chǎn)生塑性變形而延伸，從而逐步使板材發(fā)生向受噴面凸起的雙向彎曲變形。
噴丸成形按照不同的分類方法有著不同的種類：按照噴丸區(qū)域不同，分為單面噴丸成形和雙面噴丸成形；按照彈丸獲得速度的驅(qū)動(dòng)方式，噴丸成形分為離心式噴丸成形、氣動(dòng)式噴丸成形和超聲噴丸成形；根據(jù)噴丸成形時(shí)是否在零件上預(yù)先施加外載荷，噴丸成形分為自由狀態(tài)噴丸成形和預(yù)應(yīng)力噴丸成形。
噴丸成形工藝優(yōu)點(diǎn)十分顯著。首先，該工藝無需成形模具，工藝裝備簡單，可節(jié)省大量的模具設(shè)計(jì)與制造時(shí)間，大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和成本，并能夠快速、靈活的應(yīng)對設(shè)計(jì)更改，特別適合于尺寸大、外形相對平緩的零件。其次，需成形零件的長度不受設(shè)備大小限制（長度可達(dá)35m以上），只要廠房場地允許，可以任意加長機(jī)床導(dǎo)軌，適應(yīng)任意長度的大型零件。再次，噴丸成形有助于延長材料疲勞壽命和耐腐蝕性能。

正是基于這些優(yōu)點(diǎn)，噴丸成形技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域的整體壁板零件制造。美國首先在“星座號”飛機(jī)上運(yùn)用噴丸成形方法制造機(jī)翼整體壁板，從20世紀(jì)50年代中期開始，噴丸成形技術(shù)成為民用軍用飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身等壁板類零件的主要成形手段。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，超臨界機(jī)翼成為飛機(jī)先進(jìn)性重要標(biāo)志，組成機(jī)翼的整體壁板出現(xiàn)了復(fù)雜馬鞍形和扭轉(zhuǎn)特點(diǎn)，而且?guī)Ы罱Y(jié)構(gòu)明顯增多。對于此類零件傳統(tǒng)噴丸成形很難滿足其所需變形量，為此預(yù)應(yīng)力噴丸成形技術(shù)得到重視。預(yù)應(yīng)力噴丸成形是一種在成形前借助預(yù)應(yīng)力夾具在板坯上施加彈性變形力，然后對其進(jìn)行噴丸的成形方法。在相同條件下，預(yù)應(yīng)力噴丸的成形極限是自由噴丸的2~3倍，同時(shí)預(yù)應(yīng)力噴丸還可有效控制沿噴丸路線方向的附加彎曲變形，該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)了噴丸成形技術(shù)的發(fā)展。
隨著信息化時(shí)代的到來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了噴丸成形技術(shù)的研發(fā)，隨之出現(xiàn)了數(shù)字化噴丸成形技術(shù)，開創(chuàng)了噴丸成形技術(shù)的新紀(jì)元。數(shù)字化噴丸成形是以數(shù)字量形式描述零件及其噴丸成形全過程，并將各階段形成的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理起來的先進(jìn)成形技術(shù)，比較成功的范例是德國KSA公司提出的自動(dòng)化噴丸成形技術(shù)。多年來KSA與空客建立合作關(guān)系，早期為空客制造A310機(jī)身壁板，在2001年實(shí)現(xiàn)對A380激光焊機(jī)身壁板的噴丸成形和校形，并與Baiker公司聯(lián)合為空客研制出當(dāng)時(shí)世界上噴丸室最大的數(shù)控噴丸成形設(shè)備。
目前，噴丸成形工藝廣泛應(yīng)用于大中型客機(jī)（包括當(dāng)前正在運(yùn)營的所有空客、波音客機(jī)系列飛機(jī)）和運(yùn)輸機(jī)的機(jī)翼整體壁板的成形。因此，大型機(jī)翼整體壁板噴丸成形技術(shù)是大型飛機(jī)機(jī)翼制造的核心技術(shù)之一，該技術(shù)已經(jīng)被美國波音和金屬改進(jìn)公司及歐洲空客等少數(shù)幾家公司壟斷，并對其他國家實(shí)施技術(shù)封鎖。隨著大型飛機(jī)設(shè)計(jì)要求不斷提高，噴丸成形技術(shù)經(jīng)歷了整體壁板從單曲率到復(fù)雜雙曲率，從不帶筋到帶筋的應(yīng)用過程，成形構(gòu)件的外形和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度日趨加大，為噴丸成形技術(shù)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

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