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噴丸成形技術(shù)：小彈丸，大改變 已有6人參與
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噴丸成形技術(shù)：小彈丸，大改變 王明濤 黃遐 2013-07-24 19:45:28 文章來源：http://114.113.227.14/epaper/zgh ... /story/354969.shtml 噴丸作為一種表面強(qiáng)化工藝，它的歷史可追溯到公元前2700年。據(jù)記載，當(dāng)時(shí)的鐵匠就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在冷態(tài)下經(jīng)過錘子錘打的金屬可以變得更加堅(jiān)硬。中世紀(jì)的歐洲人在使用馬拉轎車中發(fā)現(xiàn)，同樣的板式彈簧，凡經(jīng)過表面吹沙處理的，使用壽命顯著提高。20世紀(jì)初，人們開始使用金屬顆粒對彈簧和大型齒輪的齒根進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理。 經(jīng)過20世紀(jì)40年代大批研究者的努力，大家對噴丸工藝的認(rèn)識(shí)提升到一個(gè)更高層次，從而推動(dòng)和擴(kuò)展了這項(xiàng)工藝的應(yīng)用范圍。洛克希德·馬丁公司的工程師Jim Boerger從噴丸強(qiáng)化Almen試片中得到啟發(fā)，開創(chuàng)了一種現(xiàn)代飛機(jī)制造中的先進(jìn)成形技術(shù)——噴丸成形技術(shù)。 噴丸成形的基本原理是：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（如圖所示）。 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(hào)”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。 展望未來，噴丸成形技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：首先，噴丸對象及設(shè)備大型化，如大型復(fù)雜外型整體壁板、大型整體結(jié)構(gòu)等噴丸，它們需要大型噴丸設(shè)備及相應(yīng)噴丸技術(shù)。其次，噴丸壁板外型結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜化，即在現(xiàn)有可噴丸成形構(gòu)件外型、結(jié)構(gòu)和形狀的基礎(chǔ)上更加復(fù)雜，要求更大的噴丸變形量。再次，噴丸過程智能化，最大限度地把人力從繁雜的噴丸工藝過程中解放出來、提高噴丸質(zhì)量和效率，而現(xiàn)代科技發(fā)展與進(jìn)步使噴丸過程智能化的逐步實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。最后，新型噴丸加工方法的不斷涌現(xiàn)，其中雙面噴丸成形技術(shù)、激光噴丸成形技術(shù)、超聲噴丸成形技術(shù)和高壓水噴丸成形技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用得到了廣泛的重視和關(guān)注。 小小彈丸，改變的不僅僅是零件的形狀，還在改變著現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展。在航空航天制造快速進(jìn)步的今天，噴丸成形技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用前景光明，技術(shù)經(jīng)濟(jì)市場廣闊，在整體壁板制造中定將占領(lǐng)不可替代的位置。 （作者單位為中航工業(yè)制造所） 文章來源：http://114.113.227.14/epaper/zgh ... /story/354969.shtml |
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小小丸粒助力中國大飛機(jī)騰飛 ——中航工業(yè)制造所噴丸成形技術(shù)發(fā)展歷程 建勤 2013-07-24 19:45:27 文章來源：http://114.113.227.14/epaper/zgh ... /story/354974.shtml 2008年11月28日，在上海大場機(jī)場，首架具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)ARJ21噴氣式客機(jī)伴隨著巨大的轟鳴聲于12時(shí)23分沖天而起，翱翔藍(lán)天一小時(shí)之后返回，于13時(shí)24分平穩(wěn)降落機(jī)場。這標(biāo)志著國產(chǎn)ARJ21飛機(jī)首飛成功，標(biāo)志著中國已經(jīng)具備先進(jìn)客機(jī)制造實(shí)力。 大家可曾知道：ARJ21飛機(jī)研制成功絲毫離不開尺寸大小不足4毫米甚至更小的小小丸粒，ARJ21飛機(jī)超臨界機(jī)翼壁板復(fù)雜氣動(dòng)外型面研制成功更離不開這些小小的丸粒。毫不夸張地講，小小丸粒成就了ARJ21飛機(jī)，小小丸粒成就了中國民機(jī)產(chǎn)業(yè)。 丸粒雖小，效果神奇。丸粒選用砂子，可用于清理鑄件吹砂、鍛件除氧化皮、鋼鐵制品除銹以及表面修飾等；令人稱奇的是丸粒也可以選用面粉，用于清理飛機(jī)油漆涂層等。丸粒選用玻璃丸，主要用于噴丸強(qiáng)化，通過在金屬構(gòu)件表面100%飽和噴丸而形成均勻分布的壓應(yīng)力層，提高其抗疲勞和耐腐蝕性能。丸粒選用鋼鐵丸或陶瓷丸，主要用于噴丸強(qiáng)化和噴丸成形。其中，噴丸成形是指利用高速彈丸有選擇地、逐步地撞擊金屬構(gòu)件表面而最終使其獲得所需外型。ARJ21飛機(jī)超臨界機(jī)翼整體壁板就是采用噴丸成形技術(shù)獲得復(fù)雜氣動(dòng)外型的。 噴丸成形由噴丸強(qiáng)化發(fā)展而來。上世紀(jì)50年代初期噴丸成形技術(shù)被首次應(yīng)用于Constellation飛機(jī)機(jī)翼壁板噴丸成形。噴丸成形由于具有無需成形模具、準(zhǔn)備周期短、場地占用少、設(shè)備適用性廣及加工成本低，而且經(jīng)過后序飽和噴丸可以明顯提高構(gòu)件疲勞壽命和耐腐蝕性能等顯著優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)整體壁板的成形，如20世紀(jì)60年代末以來的波音747、本世紀(jì)初期至今的空客A380等。噴丸成形一直是飛機(jī)機(jī)翼整體壁板首選甚至是唯一的成形手段。 國內(nèi)噴丸成形技術(shù)研究起步較晚，始于20世紀(jì)60年代末期。中航工業(yè)北京航空制造工程研究所（以下簡稱“制造所”）是國內(nèi)唯一從事壁板噴丸成形技術(shù)研究的科研單位。萬事開頭難，技術(shù)資料的極其匱乏使當(dāng)時(shí)開展噴丸成形技術(shù)研究困難重重。制造所積極探索噴丸成形工藝，由摸索噴丸變形規(guī)律、落實(shí)彈丸供給、開發(fā)噴丸設(shè)施以及初步應(yīng)用研究，到自主研制電氣控制噴丸機(jī)并配套相關(guān)主機(jī)廠，分別應(yīng)用于殲6、殲7、殲8、運(yùn)7、轟6等飛機(jī)機(jī)翼機(jī)身壁板的噴丸成形；至20世紀(jì)80年代末期，制造所基本掌握了針對直紋翼型機(jī)翼整體壁板以噴丸成形為主的、以機(jī)械校形和榔頭敲擊為輔的噴丸成形工藝，建立了飛機(jī)壁板噴丸成形技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，編寫完成相關(guān)工程手冊，基本構(gòu)建完成噴丸成形技術(shù)體系及其設(shè)備配套�？傮w而言，這一時(shí)期噴丸成形技術(shù)研究成效顯著，基本滿足了上述二代機(jī)機(jī)翼整體壁板的噴丸成形需要，為日后深入開展研究工作奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。但是，由于受客觀條件限制、壁板外型及其技術(shù)要求低、技術(shù)自身發(fā)展規(guī)律制約等因素影響，機(jī)翼壁板噴丸成形尚無法擺脫機(jī)械校形和榔頭敲擊，因此國內(nèi)這一時(shí)期的機(jī)翼壁板噴丸成形尚不屬于真正意義上的（純）噴丸成形。 20世紀(jì)90年代初，國內(nèi)噴丸成形技術(shù)研究迎來第二個(gè)高潮。制造所作為型號(hào)攻關(guān)項(xiàng)目技術(shù)顧問和參研單位，面對噴丸成形專業(yè)技術(shù)人才匱乏、僅有的少數(shù)專業(yè)人員知識(shí)老化、與國外數(shù)控噴丸工藝及設(shè)備存在代差等嚴(yán)峻問題，精心選型并引進(jìn)國內(nèi)首臺(tái)數(shù)控噴（拋）丸機(jī)，到20世紀(jì)90年代中期，掌握了機(jī)翼6米級(jí)整體壁板噴（拋）丸成形技術(shù)，使國內(nèi)噴丸成形技術(shù)跨入數(shù)控時(shí)代。同期，制造所自主研制成功國內(nèi)首臺(tái)數(shù)控噴（拋）丸機(jī)。相關(guān)工藝和設(shè)備研究成果分別榮獲部級(jí)科技成果獎(jiǎng)。 20世紀(jì)90年代中期，制造所利用自主研制的技術(shù)數(shù)控噴丸機(jī)，系統(tǒng)研究數(shù)控噴丸成形基本規(guī)律，重點(diǎn)開發(fā)預(yù)應(yīng)力噴（拋）噴丸成形技術(shù)。針對亞歐快車AE100飛機(jī)研制需求，在國內(nèi)首次探索研究超臨界機(jī)翼整體壁板噴（拋）丸成形技術(shù)，最終形成具有珍貴價(jià)值的超臨界機(jī)翼整體壁板噴（拋）丸成形技術(shù)思想。此外，AE100飛機(jī)開創(chuàng)了國內(nèi)超臨界機(jī)翼及其整體壁板噴（拋）丸成形技術(shù)研究新紀(jì)元。 本世紀(jì)初，屢挫屢戰(zhàn)的國內(nèi)民機(jī)產(chǎn)業(yè)誓死一搏，決心自主研制ARJ21噴氣式支線飛機(jī)。制造所作為項(xiàng)目組長和參研單位，開展ARJ21飛機(jī)超臨界機(jī)翼整體壁板噴丸成形技術(shù)研究。與過去直紋或以直紋為主的機(jī)翼整體壁板沿等百分線逐窄條噴丸成形截然不同，超臨界機(jī)翼整體壁板沒有等百分線而且外型不但弦向彎曲且展向彎折并扭轉(zhuǎn)，其噴丸成形困難之大無異于老虎吃天。最終，制造所打破國外技術(shù)壟斷和封鎖，攻克了ARJ21超臨界機(jī)翼整體壁板噴丸成形技術(shù)，使中國成為世界上第三個(gè)掌握超臨界機(jī)翼整體壁板噴丸成形技術(shù)的國家，掌握了民機(jī)研制和生產(chǎn)的重大、關(guān)鍵及核心技術(shù)，研究成果榮獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。至此，我國徹底擺脫了對機(jī)械校形和榔頭敲擊的嚴(yán)重依賴，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的噴丸成形，國產(chǎn)飛機(jī)6~9萬飛行小時(shí)壽命不再是奢望。這些研究成果奠定了國內(nèi)民機(jī)研制、生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，在國內(nèi)民機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上留下了濃墨重彩的一筆。 近年來，依然不能制造大型飛機(jī)的殘酷現(xiàn)實(shí)與日益雄厚的國家實(shí)力極不相稱，國家大飛機(jī)發(fā)展規(guī)劃被不失時(shí)機(jī)地推出。減重是飛機(jī)一貫的追求目標(biāo)，帶筋特別是高筋整體壁板具有優(yōu)異的減重效果、結(jié)構(gòu)效率及密封效果，一直為國內(nèi)外大飛機(jī)所青睞。但是隨著筋條高度增加，帶筋整體壁板噴丸成形技術(shù)難度急劇增大。然而，當(dāng)時(shí)在國內(nèi)帶筋整體壁板噴丸成形被認(rèn)為是禁區(qū)，不具備帶筋整體壁板噴丸成形技術(shù)能力，更別說高筋整體壁板噴丸成形。為此，制造所針對筋高創(chuàng)造國際紀(jì)錄的大型復(fù)雜帶筋整體壁板噴丸成形這一世界性難題，開展大型復(fù)雜帶筋整體壁板噴丸成形技術(shù)研究，最終突破了過去的一個(gè)個(gè)噴丸成形禁區(qū)和堡壘，攻克了大型復(fù)雜帶筋整體壁板噴丸成形技術(shù)難題，執(zhí)國際帶筋整體壁板噴丸成形技術(shù)之牛耳，為國產(chǎn)大飛機(jī)研制奠定了堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。 未來，一個(gè)前途無限的中國需要一個(gè)無比強(qiáng)大的航空工業(yè)，一個(gè)強(qiáng)盛的航空工業(yè)將為噴丸成形技術(shù)提供廣闊而美好的發(fā)展空間，小小丸粒將繼續(xù)創(chuàng)造一個(gè)又一個(gè)神奇。 |
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[考研] 求調(diào)劑一志愿海大，0703化學(xué)學(xué)碩304分，有大創(chuàng)項(xiàng)目，四級(jí)已過 +6 | 幸運(yùn)哩哩 2026-03-22 | 10/500 |
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[考研] 279求調(diào)劑 +5 | 紅衣隱官 2026-03-21 | 5/250 |
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[考研] 材料與化工（0856）304求 B區(qū) 調(diào)劑 +3 | 邱gl 2026-03-21 | 3/150 |
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