高壓水射流噴丸強(qiáng)化機(jī)原理：

通過(guò)高壓水射流（或混合玻璃丸等磨料）轟擊金屬表面，使金屬表面發(fā)生塑性形變，引入殘余壓應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)化金屬表面的目的的噴丸強(qiáng)化設(shè)備。不同于像傳統(tǒng)噴丸機(jī)，高壓射流噴丸機(jī)的驅(qū)動(dòng)載體為水，同時(shí)混合丸粒作為強(qiáng)化介質(zhì)，或者直接由水作為強(qiáng)化介質(zhì)，其具有很多傳統(tǒng)噴丸強(qiáng)化機(jī)所不具備的優(yōu)勢(shì)。

目前我們的高壓水射流噴丸機(jī)種類(lèi)：

• 純水高壓水射流噴丸，純水高壓水射流噴丸機(jī)，以純水作為噴丸和強(qiáng)化介質(zhì)；
• 前混合高壓水射流噴丸，是先將丸粒和水混合，然后在加壓噴射出去；
• 后混合高壓水射流噴丸，是先將水加壓，然后將磨料混合進(jìn)去，驅(qū)動(dòng)后噴射；

高壓水射流噴丸機(jī)主要部件：

高壓水泵、水箱、噴嘴、CNC行程機(jī)床、數(shù)控噴丸控制系統(tǒng)、電器系統(tǒng)，液流閥等；

根據(jù)每臺(tái)設(shè)備定制噴丸速度、能量轉(zhuǎn)換等自動(dòng)計(jì)算EXCEL計(jì)算文檔工具。

高壓水射流噴丸制造商：

江蘇高壓水射流噴丸機(jī)制造商，生產(chǎn)各種型號(hào)高壓水射流噴丸強(qiáng)化機(jī)，可以用于工業(yè)噴丸強(qiáng)化生產(chǎn)、高校、研究所金屬材料抗疲勞和強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室，在前沿技術(shù)研究、課題立項(xiàng)、期刊發(fā)布方面，可以起到很好的輔助試驗(yàn)。

超音速噴丸強(qiáng)化機(jī)，是利用超音速高壓空氣作為載體，驅(qū)動(dòng)大量固體硬質(zhì)微粒，以超高速轟擊金屬表面，由于固體微粒數(shù)量大、質(zhì)地硬、彈性好、速度快，使金屬表面發(fā)生塑性形變，引入殘余壓應(yīng)力，達(dá)到噴丸強(qiáng)化的效果的設(shè)備，金屬表面可以實(shí)現(xiàn)納米化。

超音速噴丸機(jī)主要構(gòu)成：

超音速噴嘴、CNC工件固定臺(tái)、氣壓系統(tǒng)、機(jī)械手、參數(shù)監(jiān)控和數(shù)控系統(tǒng)。

超音速噴丸強(qiáng)化機(jī)的關(guān)鍵部件是噴槍,需要按照拉瓦(Laval)噴嘴原理設(shè)計(jì),氣流經(jīng)收縮段進(jìn)入狹窄喉部到擴(kuò)展段而獲得超音速(為300~1200m/s)。氣源采用壓縮空氣或其它高壓氣體，氣體分為兩路,一路通向送粉器,攜帶粉末進(jìn)入噴槍;另一路接加熱器,而后進(jìn)入噴槍。噴槍可以固定在機(jī)械手上,實(shí)現(xiàn)三維六個(gè)方位的控制。工件放置在操作室的載物臺(tái)上,載物臺(tái)可以旋轉(zhuǎn)360度,操作室連接粉末回收系統(tǒng),粉末回收后可以重復(fù)使用。在噴槍處有氣體壓力傳感器,加熱器有溫度傳感器,將數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)參數(shù)的程序控制。顆粒的速度采用激光測(cè)速儀和雙相流束攝像系統(tǒng),如圖3所示。圖3中1~5為激光觀察,氣/固雙相流束的攝像系統(tǒng),它可快速攝錄自噴嘴到工件的束流狀況,圖3中6~16為噴射的粒子速度測(cè)量系統(tǒng),圖3中17-21為另一種“軌道”法測(cè)量粒子速度的方法,兩者可共用一個(gè)高速攝像儀。

超音速噴丸金屬表面納米化的應(yīng)用前景

(1)提高金屬結(jié)構(gòu)件的抗磨損性能,延長(zhǎng)工件的使用壽命。由于表面納米化層硬度高,可以改善切削刀具、沖壓模具以及各種轉(zhuǎn)動(dòng)軸或滑動(dòng)部件的服役期,如雍興平等[2通過(guò)表面納米化提高碳鋼硬度兩倍以上。

(2)改善焊接接頭中包括焊縫、熱影響區(qū)和基體材料的組織不均勻性,提高焊接接頭的性能；
(3)加速滲碳、氮及滲金屬過(guò)程或改善滲層質(zhì)量。表面納米層晶界密度高,晶界作為易擴(kuò)散快速傳質(zhì)的通道,因此金屬工件預(yù)表面納米化處理,可以降低滲制溫度或縮短周期。若對(duì)滲層進(jìn)行后表面納米化處理,預(yù)期會(huì)改善其性能,文獻(xiàn)中稱(chēng)為“復(fù)合處理”；
(4)改善金屬材料抗疲勞性能。已知金屬疲勞裂紋源于材料表面,而塑性變形表面納米化層伴隨著壓應(yīng)力,故可有效抑制裂紋萌生,同時(shí)內(nèi)部粗晶組織又可減緩其擴(kuò)展；
(5)改善金屬構(gòu)件的應(yīng)力腐蝕性能。由于該技術(shù)使材料的表層引入很大的壓應(yīng)力,因此可顯著改善金屬材料的抗應(yīng)力腐蝕行為；
(6)改善普通切削加工表面動(dòng)摩擦的潤(rùn)滑性能或滑動(dòng)件的密封性能。

目前超音速噴丸強(qiáng)化學(xué)術(shù)領(lǐng)域研究資料還不算豐富，是比較理想的研究課題，適合做課題研究和期刊發(fā)表等。

江蘇超音速噴丸機(jī)制造廠家，可以為全國(guó)生產(chǎn)制造超音速噴丸強(qiáng)化機(jī)，產(chǎn)品適用于高校抗疲勞實(shí)驗(yàn)室、材料研究所應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)室，工廠金屬表面處理等，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，歡迎垂詢！

目前有兩類(lèi)服務(wù)模式：

• 聯(lián)合現(xiàn)在合作的高校和研究所，在課題立項(xiàng)上提供指導(dǎo)，確定課題方向后，采購(gòu)需要的噴丸強(qiáng)化系列設(shè)備，在工藝技術(shù)探索和試驗(yàn)成功后，選擇發(fā)布期刊，申請(qǐng)專(zhuān)利：這種方式可以最大程度上節(jié)約噴丸強(qiáng)化試驗(yàn)設(shè)備成本，只需要定向采購(gòu)，但研究范圍較窄；
• 自行采購(gòu)噴丸設(shè)備，然后根據(jù)設(shè)備指導(dǎo)選擇課題，探索試驗(yàn)，發(fā)布期刊，申請(qǐng)專(zhuān)利：課題范圍廣，選擇性大，但成本高。

我們?yōu)榭蛻籼峁┑钠诳l(fā)布服務(wù)和專(zhuān)利申請(qǐng)服務(wù)等一系類(lèi)其他服務(wù)，均基于設(shè)備采購(gòu)、維護(hù)、更新等合作，屬于免費(fèi)售后支持。

目前我們和MFN、shotpeener等均有合作關(guān)系，并協(xié)助客戶發(fā)布多個(gè)高因子期刊，及其他期刊，我們始終在為客戶不斷提供溢出價(jià)值，一次合作，終身朋友，希望我們能有機(jī)會(huì)為您效勞！

就當(dāng)前噴丸強(qiáng)化和抗疲勞課題探索方面，涉及精控噴丸、高壓水射流噴丸、超聲波噴丸、激光噴丸、超音速噴丸等方面。科研的道路上，您并不寂寞，江蘇世紀(jì)銘豐與您同行。

• 高校、研究所噴丸強(qiáng)化抗疲勞實(shí)驗(yàn)室方案，因?yàn)楦咝：脱芯克饕菍?duì)新型噴丸強(qiáng)化技術(shù)在抗疲勞處理中的效果，噴丸方案等方面的探索研究，所以主要實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案，以噴丸設(shè)備品種多（包含精控噴丸機(jī)、高壓水射流噴丸機(jī)、空化噴丸、濕式噴丸、超聲波噴丸、激光噴丸、超音速噴丸、等離子噴丸設(shè)備等），噴丸機(jī)通用性強(qiáng)（能適應(yīng)各類(lèi)材質(zhì)、形狀的工件噴丸，但一般不會(huì)處理大型工件噴丸），安全性要求高，精密度高，性能潛力極限強(qiáng)為特點(diǎn)；同時(shí)配備噴丸阿爾門(mén)試片、阿爾門(mén)弧高測(cè)量?jī)x、覆蓋率檢測(cè)儀、應(yīng)力分析全套設(shè)備，除此以外，我們還要在課題交流、一流高校強(qiáng)化試驗(yàn)機(jī)構(gòu)合作、專(zhuān)利申請(qǐng)、期刊發(fā)布方面提供支持。
• 企業(yè)噴丸強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室方案相對(duì)較為簡(jiǎn)單，因?yàn)槠髽I(yè)噴丸強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室主要用于工件噴丸強(qiáng)化工藝的探索，尋找的是經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的噴丸工藝參數(shù)，所以只需要根據(jù)需要采購(gòu)合適的噴丸機(jī)品種，以及配套設(shè)備以及檢測(cè)設(shè)備即可，對(duì)于復(fù)雜的噴丸試驗(yàn)，可交給外協(xié)工廠和單位代工試驗(yàn)，或者直接選擇噴丸強(qiáng)化代工服務(wù)。現(xiàn)實(shí)中企業(yè)的噴丸試驗(yàn)一般都是直接在工業(yè)通用噴丸機(jī)上完成，不需要額外采購(gòu)實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)用噴丸機(jī)。

噴丸強(qiáng)化抗疲勞實(shí)驗(yàn)室方案出具：

• 提交學(xué)校、研究所、企業(yè)信息，聯(lián)系人信息，采購(gòu)和建設(shè)預(yù)算，對(duì)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)要求；
• 對(duì)實(shí)驗(yàn)室研究課題方向的確定，期望期刊發(fā)布方向，以及后續(xù)實(shí)驗(yàn)室功能和業(yè)務(wù)遠(yuǎn)望；
• 我司提供噴丸強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室，具體設(shè)備采購(gòu)方案，高校聯(lián)合交流指導(dǎo)方案，期刊方案，預(yù)算報(bào)價(jià)等。

番外篇：

就目前我國(guó)噴丸強(qiáng)化表面改性處理方面的發(fā)展來(lái)看，還是相對(duì)落后于國(guó)外，不少大型噴丸設(shè)備還需要進(jìn)口，在噴丸強(qiáng)化抗疲勞方面的學(xué)術(shù)研究也不算多，具有很大的課題發(fā)展和論文開(kāi)拓潛力，特別新型的高壓水射流、超聲波、激光、超音速噴丸方面，探索的更少，希望在我們一起的努力，早日開(kāi)拓新的局面。

我們將堅(jiān)定不移的為各高校、研究所、企業(yè)人才提供高端噴丸強(qiáng)化設(shè)備和抗疲勞實(shí)驗(yàn)室方案，歡迎了解。

GMS-1型屬于我司空化射流噴丸機(jī)的高校實(shí)驗(yàn)室、研究所強(qiáng)化分析機(jī)構(gòu)專(zhuān)用型號(hào)，這是一款定制型射流噴丸機(jī)，根據(jù)客戶的具體需要可以搭配不同的配置方案，產(chǎn)品 具有質(zhì)量好和系統(tǒng)穩(wěn)定以及精度高的特點(diǎn)，已經(jīng)在一些高校和實(shí)驗(yàn)室使用，并根據(jù)反饋信息不斷升級(jí)更新?lián)Q代。

空化射流噴丸強(qiáng)化機(jī)原理：

空化射流噴丸機(jī)，是利用高壓水泵將高壓水射流噴射到工件上完成噴丸強(qiáng)化的設(shè)備，但是整個(gè)射流噴丸強(qiáng)化過(guò)程中，包括工件，射流系統(tǒng)，完全浸沒(méi)在水中，而水射流是經(jīng)過(guò)空化噴嘴，空化后噴射到水介質(zhì)中，并沖向工件，而真正起到噴丸強(qiáng)化最用的，是空泡沖擊工件，發(fā)生潰滅，產(chǎn)生的巨大沖擊，打擊在金屬表面，造成塑性形變，完成噴丸強(qiáng)化。

空化射流噴丸強(qiáng)強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)：

可以以較低的壓力獲得超高的噴丸打擊力度（GPa），達(dá)到強(qiáng)力噴丸效果；還有射流穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)等。

為什么實(shí)驗(yàn)室需要專(zhuān)用的數(shù)控空化射流噴丸機(jī)：

實(shí)驗(yàn)室不同于工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)室是為了試驗(yàn)材料性能以及噴丸工藝效果，為科研和工業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)理論支持，也需要發(fā)布相關(guān)科研突破論文和期刊，需要進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，這些都需要精準(zhǔn)可靠的噴丸參數(shù)和設(shè)備以及工藝支持。

1.能夠精確的做系統(tǒng)性工藝試驗(yàn)，比如可以控制射流以0.00001MPa的精度，不斷疊加或者下降，來(lái)尋找一定射流壓力范圍內(nèi)的工藝差別，在某個(gè)壓力下發(fā)現(xiàn)技術(shù)突破，比如發(fā)現(xiàn)15.00675MPa的射流下，噴丸強(qiáng)化發(fā)生技術(shù)突破型成果，而普通射流噴丸強(qiáng)化機(jī)的精度可能只有0.05Mpa，而手持式高壓射流清洗機(jī)以及普通射流清洗強(qiáng)化機(jī)，精度、角度、時(shí)間間隔等更差，無(wú)法發(fā)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)突破；

2.自動(dòng)化更高，系統(tǒng)更穩(wěn)定，高精度和自動(dòng)化設(shè)備，可以避免大部分試驗(yàn)中的人為誤差，排除不少偶然性誤差因子，可以避免很多干擾，保證試驗(yàn)參數(shù)的準(zhǔn)確，工藝的穩(wěn)定；

3.在論文期刊發(fā)布過(guò)程中，高效穩(wěn)定、精確的射流噴丸機(jī)系統(tǒng)，可以提高重復(fù)試驗(yàn)、平行試驗(yàn)、再現(xiàn)試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，避免不必要的爭(zhēng)論和質(zhì)疑，為技術(shù)突破和學(xué)術(shù)交流提供支持。

我們以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，豐富的經(jīng)驗(yàn)，精準(zhǔn)的生產(chǎn)流程，聯(lián)合高校和研究所，為實(shí)驗(yàn)室提供高標(biāo)準(zhǔn)定制空化水射流噴丸強(qiáng)化機(jī)，為噴丸強(qiáng)化和抗疲勞學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)力量。

噴丸設(shè)備類(lèi)型：

• 精控噴丸強(qiáng)化機(jī)（包括4自由度、6自由度數(shù)控噴丸機(jī)、超音速噴丸機(jī)、噴丸機(jī)器人等）
• 高壓水射流噴丸強(qiáng)化機(jī)（純水高壓射流噴丸機(jī)、混合高壓水射流噴丸機(jī)）
• 超聲波噴丸強(qiáng)化機(jī)（便攜式超聲波噴丸、沖擊機(jī)、超聲波噴丸成型校正機(jī)器人）
• 激光噴丸強(qiáng)化機(jī)（多型號(hào)）

應(yīng)力分析和疲勞測(cè)試設(shè)備：

• 阿爾門(mén)試片
• 阿爾門(mén)測(cè)量?jī)x（噴丸弧高測(cè)量?jī)x）
• 噴丸覆蓋率檢測(cè)儀
• 全套的抗疲勞測(cè)試設(shè)備、軟件系統(tǒng)

需要噴丸試驗(yàn)的情況：

• 主要為高校和研究所金屬噴丸強(qiáng)化改性探索提供噴丸設(shè)備和檢測(cè)服務(wù)，以方便確定課題，并為發(fā)布期刊論文提供支持；
• 為企業(yè)產(chǎn)品噴丸強(qiáng)化方案提供探索，尋找最合適的噴丸強(qiáng)化方案，應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中去。

噴丸試驗(yàn)代工服務(wù)流程：

• 提交單位或個(gè)人信息、地址、工件材質(zhì)、構(gòu)形、重量、尺寸、噴丸試驗(yàn)面（實(shí)際噴丸面）等信息；
• 選擇噴丸機(jī)型號(hào)和噴丸技術(shù)參數(shù)以及要達(dá)到的噴丸效果；
• 我們會(huì)聯(lián)系您，為您確定噴丸試驗(yàn)地點(diǎn)和設(shè)備以及方案、價(jià)格；
• 我們會(huì)上門(mén)為你直接處理相關(guān)噴丸服務(wù)，或者和您一起前往試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室；
• 簽訂合作協(xié)議，進(jìn)入合作，反饋回訪。
• 實(shí)驗(yàn)室主要為我司噴丸強(qiáng)化工廠、采購(gòu)我們噴丸設(shè)備的高校、研究所抗疲勞噴丸強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室，和部分采購(gòu)我司設(shè)備的企業(yè)。

江蘇世紀(jì)銘豐作為專(zhuān)業(yè)噴丸機(jī)制造、噴丸強(qiáng)化代工等金屬表面改性技術(shù)服務(wù)商，立足江蘇，依托上海，聯(lián)合高校、輻射全國(guó)、走向世界，為金屬噴丸強(qiáng)化、抗疲勞改性事業(yè)，奮斗不息！

近年來(lái)，隨著超聲波技術(shù)的發(fā)展，尤其是大功 率超聲沖擊設(shè)備制造技術(shù)的日益成熟，應(yīng)用高能超聲波產(chǎn)生的沖擊波進(jìn)行金屬板料的塑性成形與校形 成為了可能。

以高頻率(一般在20kHz以上)、?高達(dá)數(shù)千瓦功率的超聲波作為能量?源，通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換為同頻率的縱波 機(jī)械振動(dòng)能量，再通過(guò)變幅桿進(jìn)行放大，高能量密度的機(jī)械能沖擊波作用?于金屬表面，使金屬板料發(fā)生彎曲變 形，由此實(shí)現(xiàn)金屬板料的噴丸成形和?校形。由于其工藝過(guò)程和原理類(lèi)似?于傳統(tǒng)的噴丸工藝，所以稱(chēng)為“超聲波”噴丸成形與校形。

近年來(lái)，隨著超聲波技術(shù)的發(fā)?展，尤其是大功率超聲沖擊設(shè)備制造 技術(shù)的日益成熟，應(yīng)用高能超聲波產(chǎn)?生的沖擊波進(jìn)行金屬板料的塑性成 形與校形成為了可能。高能超聲波?噴丸成形和校形技術(shù)其設(shè)備成本低、 工件性能高、適用性廣、且工藝過(guò)程 環(huán)保，在美國(guó)和歐洲一些國(guó)家的航空 航天部門(mén)已經(jīng)得到了重要應(yīng)用，?但我國(guó)的研究和應(yīng)用尚處于起步階段。

超聲波噴丸成形與校形技術(shù)

1基本原理

超聲波噴丸技術(shù)利用高能量密度的超聲波經(jīng)沖擊介質(zhì)(鋼質(zhì)撞針或 者彈丸)沖擊金屬材料表面，在金屬?材料表面產(chǎn)生遠(yuǎn)大于材料動(dòng)態(tài)屈服?強(qiáng)度的巨大沖擊力，從而引發(fā)材料表?面劇烈的塑性變形。材料表面層的 微觀組織由于這種劇烈的塑性變形?而得到極大的碎化(可達(dá)納米級(jí)別)， 產(chǎn)生密集、均勻且穩(wěn)定的位錯(cuò)增殖。?與此同時(shí)，材料內(nèi)部誘導(dǎo)產(chǎn)生了高幅?的殘余壓應(yīng)力分布，當(dāng)殘余壓應(yīng)力積 累到一定程度時(shí)，板料會(huì)發(fā)生宏觀的?彎曲變形使其內(nèi)部力系重新達(dá)到平衡，并形成新的內(nèi)部應(yīng)力分布。通過(guò) 調(diào)整超聲波噴丸的不同參數(shù)，便可以產(chǎn)生相應(yīng)的殘余應(yīng)力場(chǎng)分布，實(shí)現(xiàn)板 料光滑曲率的精密成形與校形。

2技術(shù)特點(diǎn)

超聲波噴丸成形和校形相較于?其他成形與校形方法，技術(shù)優(yōu)勢(shì)十分明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

?(1)可實(shí)現(xiàn)較厚板材的成形。由于其特有的高應(yīng)變率效應(yīng)，能夠產(chǎn)生幅度和深度更大的殘余壓應(yīng)力場(chǎng)， 實(shí)現(xiàn)更大曲率半徑的成形和校形，在 厚板局部成形和校形方面具有獨(dú)特 的優(yōu)勢(shì)。在厚度不大于22mm的鋁合金板材上可以成形和校正形狀，而 傳統(tǒng)機(jī)械噴丸成形則因板材太厚而 不能有效成形和校形。

(2)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀工件的成 形和校形。超聲波噴丸設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)?單、操作方便，能夠?qū)?fù)雜的結(jié)構(gòu)件 (如腔體)進(jìn)行局部成形處理，設(shè)備的工藝參數(shù)少(超聲波發(fā)生器的頻率、 撞針規(guī)格、振幅)，可控性好，對(duì)于不?同變形特征的成形和校形過(guò)程選取?適用的設(shè)備工藝參數(shù)，可控制金屬板 料表面的殘余應(yīng)力大小和深度，從而?達(dá)到控制金屬板料表面殘余應(yīng)力場(chǎng)?的分布，可實(shí)現(xiàn)金屬板料的精確成形和校形。?

(3)成形后的材料綜合性能較其他噴丸成形方法好。與其他噴丸?成形相比，超聲噴丸成形后的板材表 面光滑、粗糙度良好。撞針垂直方向 撞擊材料表面，且速度要小于傳統(tǒng)丸 粒，撞針撞擊部位的圓度和表面粗糙 度精度高，而這些因素都使噴丸處理?后的工件表面粗糙度值下降。除此?之外，超聲波噴丸進(jìn)行成形的同時(shí)所產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力是傳統(tǒng)噴丸及激?光噴丸的數(shù)倍，更大的殘余壓應(yīng)力值 提高了工件材料的抗疲勞、抗腐蝕及抗變形的能力。

?(4)無(wú)污染。機(jī)械噴丸成形需要在每次噴丸結(jié)束后對(duì)彈丸進(jìn)行收 集、清洗、分級(jí)以及破粒去除，而超聲 波噴丸成形采用的鋼質(zhì)噴丸介質(zhì)不 容易磨損，長(zhǎng)時(shí)間作用磨損后也很 方便更換，是一項(xiàng)無(wú)污染綠色制造技 術(shù)。

(5)設(shè)備的成本低。超聲波發(fā)生器尺寸較小、能耗低，整個(gè)超聲波 噴丸裝置可做成移動(dòng)便攜式，應(yīng)用場(chǎng) 所不受限制，完全可以在車(chē)間生產(chǎn)線 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

3研究和應(yīng)用進(jìn)展

超聲波噴丸強(qiáng)化、超聲波噴丸成?形與超聲波噴丸校形統(tǒng)稱(chēng)為超聲波?噴丸技術(shù)，是最近十幾年興起的一種?表面處理技術(shù)。超聲波噴丸強(qiáng)化技 術(shù)主要是利用彈丸或撞針對(duì)金屬材 料表面進(jìn)行高速重復(fù)沖擊使其產(chǎn)生 硬化層，以達(dá)到提高金屬零件的表面?強(qiáng)度、疲勞壽命等目的。超聲波噴丸?校形與成形技術(shù)則是通過(guò)撞擊產(chǎn)生?殘余應(yīng)力，迫使板料產(chǎn)生宏觀彎曲變 形，在材料“增壽”的同時(shí)，達(dá)到成形?與校形的目的。超聲波噴丸強(qiáng)化技?術(shù)相對(duì)比較成熟，已有較廣泛的應(yīng)用 及研究報(bào)道，而超聲波噴丸成形與?超聲波噴丸校形研究和應(yīng)用報(bào)道則?比較少。

2005年，烏克蘭Pmk叩enko等14l 提出一種新型的超聲波噴丸設(shè)備專(zhuān) 利，采用撞針作為工具頭，又稱(chēng)為超 聲波噴丸。他們用該設(shè)備處理大型 平面，有效提高了表面硬度，材料的 表面粗糙度也優(yōu)于傳統(tǒng)噴丸。

2006年，俄羅斯Statnikov等 比較了在超聲波噴丸中采用撞針和?丸粒效果的不同。結(jié)果證明了采用 撞針的超聲波噴丸工藝在材料表面 所產(chǎn)生的應(yīng)力要大于普通超聲波噴丸。

2007年，英國(guó)謝菲爾德哈勒姆?大學(xué)的Rodopoulos等對(duì)比了數(shù)控 噴丸、激光噴丸和超聲噴丸(工具頭為撞針)3種方式對(duì)2024一T35l鋁合 金疲勞壽命的改善效果:(1)3種表 面處理工藝均能在表面產(chǎn)生殘余壓 應(yīng)力，應(yīng)力幅值為220MPa左右。前?兩種方式在距離表面100—300um處能產(chǎn)生更高和更均勻的殘余壓應(yīng)力， 而超聲噴丸在距離表面0.14~1.1mm?處產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力更好。激光噴丸和超聲噴丸產(chǎn)生的最大殘余壓 應(yīng)力層為1.6mm左右，數(shù)控噴丸為?1.1mm。(2)數(shù)控噴丸和超聲噴丸明顯的提高了材料表面的硬度，而且超聲噴丸的有效深度要好于數(shù)控噴丸，?其峰值存在于距離表面150um處。 而激光噴丸產(chǎn)生的影響較小，可忽 略。(3)數(shù)控噴丸對(duì)于表面粗糙度?提高了18%，激光噴丸7%，超聲噴 丸8%。結(jié)果表明，材料經(jīng)超聲波噴 丸后具有最好的綜合機(jī)械性能。

1996年法國(guó)SONATS公司開(kāi)始 了超聲波噴丸技術(shù)的研究，1999年 開(kāi)發(fā)出第一套超聲波噴丸設(shè)備及其 相應(yīng)的超聲波噴丸工藝，目前已推 廣應(yīng)用于航空航天、造船及汽車(chē)等 行業(yè)。SONATS公司對(duì)機(jī)翼蒙皮局 部變形進(jìn)行了矯形處理(如圖l所 示)用。

2001年，KSA公司著手研發(fā)了?7軸數(shù)控噴丸設(shè)備，并在之后與空中?客車(chē)公司合作的A380、A318/A340 等諸多項(xiàng)目中發(fā)揮了重要作用。發(fā)?展至今，已經(jīng)成為國(guó)際上飛機(jī)大型板 件成形的先進(jìn)工藝技術(shù)，但同時(shí)由于 飛機(jī)壁板這種成形對(duì)象的尺寸過(guò)大、?材料屬性的不均勻和加工硬化等無(wú)?法精確預(yù)測(cè)或在線預(yù)測(cè)的因素影響，?數(shù)字化噴丸成形后的航空結(jié)構(gòu)件仍?舊需要使用便捷、靈活的超聲波噴丸?進(jìn)行局部成形和校形，KSA公司提?出了采用超聲波噴丸成形和校形技術(shù)。

美國(guó)Integty?Testing Laboratory公司與法國(guó)SONATS公司同時(shí)提出了采用機(jī)械手臂進(jìn)行數(shù)控超聲波噴丸成形的技術(shù)。圖2為IntegrityTestLab公司研制的機(jī)械手臂數(shù)控超聲噴丸成形設(shè)備,率先推進(jìn)了超聲波噴丸成形和校形設(shè)備的數(shù)控化。

中航飛機(jī)股份有限公司西安飛機(jī)分公司與南京航空航天大學(xué)聯(lián)合開(kāi)展了C919飛機(jī)機(jī)翼整體壁板超聲波噴丸成形和校形工藝驗(yàn)證研究,在3-22mm超硬鋁板上進(jìn)行超聲波噴丸成形和校形試驗(yàn),獲得了滿意的效果,形成了公司適用的超聲波噴丸工藝規(guī)范文件。
超聲波噴丸成形的振幅、覆蓋率以及噴丸時(shí)間等工藝參數(shù)如果選擇不當(dāng),會(huì)造成噴丸工件表面質(zhì)量的變差,噴丸過(guò)度會(huì)造成疲勞壽命的下降,因此,需按照工藝規(guī)范文件進(jìn)行操作和選擇工藝參數(shù)。

關(guān)鍵技術(shù)分析

超聲噴丸成形和校形技術(shù)具有很大的發(fā)展?jié)摿?跟國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比,目前國(guó)內(nèi)在設(shè)備和相關(guān)工藝技術(shù)研究方面均剛起步。需要盡快開(kāi)展超聲波噴丸成形和校形關(guān)鍵技術(shù)的研究工作。

(1)超聲噴丸效能的最優(yōu)化問(wèn)題。

超聲波噴丸過(guò)程復(fù)雜，涉及到機(jī) 械學(xué)、聲學(xué)、振動(dòng)學(xué)、電學(xué)等諸多 學(xué)科，要想取得最佳噴丸效能， 應(yīng)綜合考慮各個(gè)噴丸參數(shù)對(duì)噴 丸效能的影響。如超聲波發(fā)生 器頻率及工作功率、撞針直徑及 數(shù)量、撞針?lè)植济芏取⒆册樥穹?噴丸時(shí)間等，均衡設(shè)定各個(gè)噴丸 參數(shù)，取得最佳噴丸效能是一個(gè) 值得國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的大問(wèn)題。

(2)超聲波噴丸參數(shù)和板 料成形量/校正量之間的定量 關(guān)系和殘余應(yīng)力場(chǎng)的有效控制。

成形量和校正量是評(píng)價(jià)超 聲波噴丸成形和校形效果最直 接的指標(biāo)，而塑性變形量是由殘 余應(yīng)力場(chǎng)決定的。因此，需要通 過(guò)理論計(jì)算、試驗(yàn)研究、測(cè)試以 及有限元模擬等手段建立超聲 波噴丸參數(shù)與殘余應(yīng)力場(chǎng)的大 小和分布的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再進(jìn)一步建立殘余應(yīng)力場(chǎng)與板料成形量/校 正量的計(jì)算模型，三維殘余應(yīng)力場(chǎng)的 獲得是值得研究的重點(diǎn)問(wèn)題。

(3)利用有限元分析軟件對(duì)超 聲噴丸過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)模型的?精確建立。

由于噴丸過(guò)程是一定數(shù)量的撞針同時(shí)間沖擊工件表面，工件表面受到各個(gè)撞針的動(dòng)載作用，同個(gè)工具頭上各個(gè)撞針的沖擊方向和沖擊力大小有可能不同，而這些因素都會(huì)不同程度地影響到工件表面形貌及機(jī)械性能，所以整個(gè)物理過(guò)程非常復(fù)雜，很難建立精確的工件受?chē)娔Ｐ汀４送猓册樅筒牧显诟邞?yīng)變率下的材料屬性很難給定，接觸和摩擦條件也難以準(zhǔn)確描述，使得精確建立超聲噴丸過(guò)程的有限元模型十分困難，影響到有限元模擬的準(zhǔn)確性。

(4)超聲波噴丸成形和校形工 藝規(guī)劃方法與準(zhǔn)則的建立。

通過(guò)大量的基礎(chǔ)試驗(yàn)，研究確立 超聲波噴丸參數(shù)對(duì)成形和校形變形 規(guī)律的影響，對(duì)不同變形特征的零件 進(jìn)行成形和校形的試驗(yàn)和測(cè)試，分析 超聲波噴丸參數(shù)對(duì)該區(qū)域流線形態(tài)、 表面質(zhì)量、成形精度、殘余內(nèi)應(yīng)力、疲 勞壽命的影響，得到超聲波噴丸參數(shù) 的取值范圍和適用場(chǎng)合，從而形成復(fù) 雜變形特征的金屬板件超聲波噴丸 成形和校形工藝的設(shè)計(jì)方法及準(zhǔn)則。

總結(jié)和展望

(1)超聲波噴丸成形和校形是?一種新型的綠色高效噴丸新技術(shù)，豐 富了板料的塑性成形與校形技術(shù)，與 傳統(tǒng)機(jī)械成形與校形技術(shù)相比，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)輕巧、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、?板料校形能力和范圍大、表面質(zhì)量?好，在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

?(2)超聲噴丸成形和校形技術(shù)能用于解決目前飛機(jī)制造中大厚度、?復(fù)雜曲面的機(jī)翼整體壁板局部噴丸?成形與變形校正的問(wèn)題，顯著提高飛 機(jī)機(jī)翼壁板的制造精度和生產(chǎn)效率， 并降低生產(chǎn)成本。

(3)結(jié)合當(dāng)前超聲波噴丸成形?和校形技術(shù)的研究現(xiàn)狀，超聲波噴丸 技術(shù)要推廣到工程實(shí)際應(yīng)用，還需要?深入地研究超聲波噴丸成形與校形工藝對(duì)材料實(shí)施成形和校形效果的研究，加強(qiáng)對(duì)大尺寸、大厚度復(fù)雜變形零件的應(yīng)用探索，并開(kāi)展預(yù)應(yīng)力超聲波噴丸板料成形與校形技術(shù)。提高復(fù)雜板料變形的成形和校形能力以及精度。

通過(guò)對(duì)超聲波噴丸成形和校形技術(shù)理論和應(yīng)用的深入研究，該項(xiàng)新技術(shù)必將具有廣闊的應(yīng)用前景。

我們始終堅(jiān)守噴丸強(qiáng)化設(shè)備第一線，為您提供高度集成、定制型超聲波噴丸強(qiáng)化、噴丸成形機(jī)器人，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，售后及時(shí)，培訓(xùn)到位，歡迎致電咨詢。