鈑金薄壁結構件噴丸強化的變形控制研究

王芳

摘要：噴丸的進程即彈丸流對原料的表層輔以沖撞，讓表層產生循環的改變，產生數個微觀型凹槽，在表層具備殘留壓應力，進而提升了原料的疲勞特性及運用年限。對飛機之中的鈑金型薄壁結構件來說，噴丸特性的選取不單牽涉到了元件的疲勞特性，還影響到了輔以噴丸強化后元件的外觀。

關鍵詞：噴丸強化；鈑金薄壁結構件；把控

1.前言

在航空領域之中的渦輪型噴氣發動機所裝配的葉片，其在施行操作期間，極易為異物所沖撞，且還擔負了振動、彎曲等負載，較易產生疲勞型損壞。而激光型噴丸強化即促使航空領域之中發動機型葉片的表層得以增強、提升葉片具備的抵抗疲勞特性的高效方式，其對增多葉片的運用年限、增強航空領域之中發動機的運作穩固特性來說尤為關鍵。然而，葉片邊緣相應的厚度僅0.5-0.6mm，少過殘留壓應力相應的層深。所以，薄壁結構件有關的激光型噴丸強化不單應收獲殘留壓應力，還應保障其外觀的精準程度。

2.基礎的理念

激光型噴丸強化借助大功率型密度所配備的短脈沖型激光束，以作用到金屬型靶材表層的吸收層之中，融合成受制約層制約的高壓型等離子體，進而產生瞬間沖撞型壓力負載，以讓原料表面具備部分塑性變形，從而在樣品表面收獲殘留壓應力，具備阻礙裂紋產生及擴充、提升樣品表層抵抗疲勞特性等優勢。

借助激光型噴丸以對鈑金型薄壁結構件輔以表層增強，不單會引入殘留壓應力場，還會使得鈑金型薄壁結構件產生彎曲及變形，阻礙到葉片的工作成效[1]。所以，一般借助兩側同等激光型噴丸強化，即兩邊表層一同予以一致功率及密度的激光，讓塑性反應得以對稱分散，防范產生彎曲及變形。然而，雙側沖撞所予以的壓縮波，其傳送至自由型邊界后，會產生反射，反射拉伸波會在原料之中的中部加以積攢，較易使得原料中心層裂喪失成效。

為了對如上的問題加以處理，若對鈑金型薄壁結構件的兩邊依序輔以激光沖撞，就能夠較優地防范中心拉伸波予以積攢所帶來影響。兩側異步激光型噴丸強化即對一邊表層的激光噴丸輔以增強，以產生殘留應力及變形；接著，對另一個表層輔以激光型噴丸強化，不單能夠清除首次沖撞與變形，還可以保障沖撞位置具備較優的殘留壓應力。

3.主框緣條之中的元件產生變形的要素

3.1原料對于應力太過敏感

因為這一元件即薄壁型結構件，且元件的原料即7075-0，在施行熱處理至T73后，這一原料對于應力太過敏感，在施行了噴丸強化后，就應對元件輔以噴丸成形[2]。噴丸成形相應的基礎理念即借助高速型彈流以對元件的表層輔以沖撞，讓被噴表層的金屬依據所有彈丸朝著周邊加以開拓，金屬產生的開拓大過原料的屈服上限，就會具備塑性變形，進而產生壓坑，使得被噴表面相應的范疇有所增多，然而，表面的原料開拓會被內部金屬所制約，所以，在元件的表面會配備殘留壓應力，內應力均衡的結果會讓元件產生變形及彎曲。

3.2元件的外觀及構造太過繁雜

橫剖面即“Y”形，且由數個不同半徑的圓弧在輔以圓滑及過渡后而產生，且緣條之中的腹板面及機身相應的理念外觀加以相配，立筋面及球皮相應的理念外觀加以相配，單一元件要一同保障兩大繁雜雙曲率的外觀，角度與外觀流線程度所予以的規定較多。

4.實驗的各類方式

4.1測算位置及監測方式

測算位置即機身相應的理念外觀及球皮相應的理念外觀。監測的方式即：施行貼檢驗模，順緣條之中的弧長，借助塞尺以對A區、B區與C區之中的空隙輔以測算，規定了空隙不能夠寬過0.8mm。

4.2噴丸數值與噴丸次序對于鈑金型薄壁結構件的外觀所予以的影響

（1）借助大小強度兩大數值，以對主框之中的緣條元件輔以噴丸強化，規定了包裹率即：100%，實驗數值與成果即：

數值一：

536A2100-017型元件相應的長寬大小即：2336×526mm；緣條相應的弧長即：2636mm；噴丸之中前貼檢驗模相應的空隙即：0-0.5mm；噴丸之中后貼檢驗模相應的空隙即：最高的空隙即：2mm，未達標的地區即：35.4%。

噴丸數值（強度較大）即：0.15mA；噴嘴相應的直徑即：DIA.10mm；空氣之中的壓力即：0.12MPa；彈丸相應的流量即：8kg/min；彈丸相應的型號即：ASH230；機床相應的速率即：306mm/min；發射相應的角度即：45°。

數值二：

536A2100-017型元件相應的長寬大小即：2336×526mm；緣條相應的弧長即：2636mm；噴丸之中前貼檢驗模相應的空隙即：0-0.5mm；噴丸之中后貼檢驗模相應的空隙即：最高的空隙即：1.0mm，未達標的地區即：14%。

噴丸數值（強度較小）即：0.059mA；噴嘴相應的直徑即：DIA.6mm；空氣之中的壓力即：0.12MPa；彈丸相應的流量即：6kg/min；彈丸相應的型號即：ASH110；機床相應的速率即：786mm/min；發射相應的角度即：45°。

在比照了數值一與數值二后指出了，變換噴丸強度相應的數值可以較優地把控元件產生的變形總量及變形部位，然而，部分依舊會產生變形。

（2）變換元件表層之中的噴丸次序對于變形大小所予以的影響：因為主框之中的緣條元件外觀及構造尤為繁雜，所以，借助數控型噴丸設施，以精準把控噴丸產生的軌跡，借助強度較小的數值，運用如下兩大方法以施行實驗。

元件方法一：

536A2100-017型元件相應的長寬大小即：2336×526mm；緣條相應的弧長即：2636mm；噴丸之中前貼檢驗模相應的空隙即：0-0.5mm；噴丸之中后貼檢驗模相應的空隙即：最高的空隙即：0.9mm，未達標的地區即：10%。

噴丸數值（強度較小）即：0.059mA；噴嘴相應的直徑即：DIA.6mm；空氣之中的壓力即：0.12MPa；彈丸相應的流量即：6kg/min；彈丸相應的型號即：ASH110；機床相應的速率即：786mm/min；發射相應的角度即：45°。

元件方法二：

536A2100-017型元件相應的長寬大小即：2336×526mm；緣條相應的弧長即：2636mm；噴丸之中前貼檢驗模相應的空隙即：0-0.5mm；噴丸之中后貼檢驗模相應的空隙即：最高的空隙即：0.75mm，與最后的分配規定相一致。

噴丸數值（強度較小）即：0.059mA；噴嘴相應的直徑即：DIA.6mm；空氣之中的壓力即：0.12MPa；彈丸相應的流量即：6kg/min；彈丸相應的型號即：ASH110；機床相應的速率即：786mm/min；發射相應的角度即：45°。

在比照了元件方法一與元件方法二后指出了，改良元件之中噴丸各大表層相應的噴丸次序，能夠盡力地把控鈑金型薄壁結構件在輔以噴丸強化后產生的變形總量，并與最后的分配規定相一致，然而，鈑金型薄壁結構件在輔以噴丸強化后產生的變形無法規避。

5.結束語

對厚度少過3mm的鈑金型薄壁結構件來說，要選取較小的噴丸強度數值，不單能夠與元件的疲勞年限相一致，還可以盡力減小元件產生的變形總量。同時，借助元件的外觀及構造特征以選取最佳的噴丸次序，防范元件在輔以噴丸強化后產生過量的變形，在收獲噴丸強化成效的前提之下，元件大小變形獲得了高效地把控。

參考文獻：

[1]申運鋒，趙妍，楊生國，等.2124鋁合金薄壁結構件整體加工變形仿真分析[J].機械制造與自動化，2016，（05）：111-115.

[2]郭具濤，楊長祺，李中權，等.航天大型薄壁結構件智能生產系統研究[J].航天制造技術，2015，（05）：11-15.