大型壁板激光喷丸成形技术研究与应用

现代表面技术研究与应用编者按 随着激光器制造技术的成熟及商业应用,激光加工技术越来越受人们的重视。

激光喷丸技术是一项新型加工工艺技术,国外已开始工程化应用,本刊特编辑推荐此文,以伺读者。

激光喷丸技术及其应用*江苏大学机械工程学院(212013) 倪敏雄 周建忠 杜建钧 曹向广【摘要】随着激光技术的发展,高能激光和材料相互作用产生的高幅冲击波技术已得到了广泛研究。

激光喷丸技术就是利用强脉冲激光诱导产生的高能冲击波在金属材料表面改性和成形方面的一个应用。

介绍了激光喷丸强化和激光喷丸成形的机理、特点和工业应用,并对应用前景作了分析。

关键词 激光冲击波 激光喷丸 表面改性 板料成形Laser Peening Technology and ApplicationsAbstract W ith the development of laser techno lo gy,laser-induced high amplitude shock w ave has beenw idely studied.L aser peening technique is an applicat ion in the fields of sur face modification o f metal and metalfo rming w ith laser sho ck wav es.T his paper induces pro cessing mechanism,technique characterist ics and in-dustrial application of laser sho ck peening and laser peening fo rming.A lso,the practical pr ospect is analy zed. Keywords laser-induced sho ck w ave,laser peening,surface modification,sheet met al fo rming中图分类号:T N249 文献标识码:A在实际应用中,很多金属零件会发生弯曲变形。

激光喷丸成形金属板料的研究近年来，随着制造业技术和材料的快速发展，金属板料的成形工艺在工业领域日益受到重视。

在近十几年的发展中，激光喷丸成形工艺已经开始受到广泛关注，因其对板料材料表面质量有着良好的控制能力。

本文以激光喷丸成形金属板料为主题，重点讨论其发展历史、相关技术及其在自动化生产领域的实际应用。

首先，可以从1980年代激光喷丸成形技术出现讲起，当时由美国宇航局以及其他机构开发了激光喷丸成形技术，以满足航空航天行业的高质量需求。

目前，激光喷丸成形技术的发展已经较为成熟，主要应用于汽车、航天和军用等行业。

激光喷丸成形技术主要包括喷丸装置、循环水冷却系统、工作台和激光装备等，它的主要特点是：金属材料的表面精度高，成形效率高，加工精度高，材料利用率高。

其次，在激光喷丸成形技术发展过程中，已经推出了一些改进性质的技术。

其中，激光重复喷丸成形技术是一种新兴技术，它是在单次喷丸成形技术的基础上进行了优化，利用激光束来集中喷丸，从而达到更小的成形半径，更高的成形精度。

另外，激光喷丸辅助热处理技术也是一项新的技术，其目的是在准备成形的金属片上进行热处理，以提高围型精度和表面光洁度。

最后，随着自动化生产技术的发展，激光喷丸成形技术已经成为自动化生产流水线中不可缺少的技术。

它可以满足高速、高效、质量稳定的生产需求，并可以提高产品的竞争力，为企业节约大量的生产成本。

目前，激光喷丸成形技术已经被广泛应用于航天领域，在航天飞行器、太阳能电池板、推进剂等领域有着广泛的应用。

综上所述，激光喷丸成形技术在金属板料成形行业中具有重要意义。

它不仅具有良好的控制能力，还具有较高的精度、高效率、抗腐蚀性等优点。

同时，激光喷丸成形技术在自动化生产领域也取得了良好的实践应用，为企业提供了更高效、灵活的生产方式，为企业带来更高的技术竞争力。

未来，随着新技术的出现，激光喷丸成形技术将发挥更大的作用，为工业领域提供更多更好的支持。

综上所述，激光喷丸成形技术是一种有效的金属板料成形技术，它不仅具有良好的控制能力，还具有较高的精度、高效率、抗腐蚀性等优点，因此在工业领域越来越受到欢迎，并开始受到广泛关注。

喷丸的原理及应用1. 喷丸的原理喷丸是一种利用高速喷射的颗粒物质对工件表面进行冲击清理或改善表面质量的方法。

喷丸的原理主要包括以下几个方面：1.1 动能传递和表面清理喷丸是通过高速运动的颗粒物质的动能传递来清理工件表面的污垢、氧化层、焊渣等不良物质。

当喷丸颗粒以高速撞击工件表面时，动能会被转移给工件表面，使污垢等不良物质失去附着力并被清除。

喷丸同时还能改善表面的粗糙度，使其更加平整。

1.2 应力引入和表面强化喷丸通过颗粒物质的冲击作用，向工件表面引入压应力。

这种压应力有助于提高工件的抗疲劳性能和抗腐蚀性能。

喷丸还能消除工件表面的应力集中，降低材料的脆性和裂纹的产生。

1.3 表面粗糙度调整和涂层附着喷丸可以调整工件表面的粗糙度，使其适应不同的涂层附着需求。

喷丸可以增加表面的粗糙度，提高涂层的附着力。

此外，喷丸还可以清除工件表面的氧化层、污垢等不良物质，提供一个干净的表面，有利于涂层的均匀附着。

2. 喷丸的应用喷丸技术在工业生产中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：2.1 表面清理和除锈喷丸是工件表面清理和除锈的重要方法。

在金属制造、船舶维修、桥梁建设等领域中，由于金属表面存在氧化层、污垢、焊渣等不良物质，会影响材料的性能和使用寿命。

通过喷丸可以彻底清除这些不良物质，恢复金属表面的光洁度和均匀度。

2.2 表面处理和改善质量喷丸可以用于表面处理，使工件表面具有一定的粗糙度和附着力。

在汽车制造和航空航天等领域中，喷丸可以用于处理零件表面，提高其表面质量和涂层附着性。

例如，钢轮毂在喷丸后可以提高涂层的附着力，增强产品的耐腐蚀性能。

2.3 应力处理和表面强化喷丸可以引入压应力，用于处理零件表面和改善其性能。

在航空发动机制造中，高温合金的喷丸处理可以改善材料的抗裂纹性能和疲劳寿命。

喷丸还可以用于处理焊接接头，提高焊接接头的质量和强度。

2.4 冲击增韧和减振喷丸可以通过对工件表面的冲击，增加其冲击韧性和抗振性能。

喷丸的原理与应用喷丸是一种表面处理技术，通过高速喷射颗粒或颗粒流撞击工件表面，以去除表面杂质，改善表面质量和增加表面硬度的方法。

其原理主要涉及颗粒动能、颗粒形状和撞击角度等因素的相互作用。

1.颗粒动能：喷丸设备通过高速喷射颗粒或颗粒流，使其具有较高的动能。

当颗粒撞击工件表面时，动能转化为变形能量和热量。

变形能量可使工件表面结构发生改变，而热量则有助于改变表面硬化和残余应力分布。

2.颗粒形状：颗粒形状对喷丸效果有重要影响。

常见的颗粒形状包括球形、角状、锥形等。

不同形状的颗粒在撞击表面时会产生不同的切削和挤压作用，从而影响表面的去除效果和表面质量。

3.撞击角度：撞击角度是指颗粒与工件表面的夹角。

不同的撞击角度会产生不同的撞击力和撞击强度。

一般来说，较小的撞击角度可以提高颗粒对表面杂质的去除能力，而较大的撞击角度则有助于改善表面硬度和残余应力分布。

喷丸技术具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1.表面清洁：喷丸可以有效地去除工件表面的氧化皮、锈蚀、毛刺等杂质，从而使表面更加清洁、光滑和均匀。

2.表面改良：喷丸可以通过改变工件表面的形貌和结构，从而实现表面强化和改进。

例如，喷丸可以增加工件表面的粗糙度，提高涂层附着力，增加表面硬度和耐磨性。

3.表面修复：喷丸可以修复受损或磨损的工件表面。

例如，通过选择合适的喷丸介质和参数，可以修复发动机缸体、轴承座和齿轮等零部件的表面。

4.去应力、改善表面处理效果：喷丸可以去除工件表面的残余应力，并改变表面的组织和应力状态，从而提高工件的耐腐蚀性能、疲劳寿命和抗应力腐蚀性能。

5.预处理和涂装：喷丸可以作为表面预处理的一环，用于清除旧涂层、氧化皮等，为涂装提供均匀的表面。

同时，喷丸还可以改善涂层的附着力和抗腐蚀性能。

6.金属废料回收：喷丸可以用于回收废弃的金属材料。

通过喷丸可以去除金属表面的氧化皮、涂层等杂质，从而恢复金属的原始性质，减少资源浪费。

综上所述，喷丸作为一种表面处理技术，通过高速喷射颗粒或颗粒流撞击工件表面，可以实现表面清洁、改良、修复，去除残余应力等多种功能，广泛应用于金属加工、航空航天、汽车制造、钢结构、电力设备等领域。

激光喷丸成形金属板料的研究近年来，随着激光喷丸成形（LSP）技术的飞速发展和普及，已成为一种强有力的成形方式，广泛应用于机械制造，航空航天，汽车制造等行业。

然而，激光喷丸成形金属板料的研究仍是一项重要课题。

本文旨在为激光喷丸成形金属板料提供全面的研究和分析，目的是确定其最佳工艺性能参数以及最大化获得的金属制品的质量。

在我们的研究中，LSP技术的基本原理和实现原理被深入详细分析，以改进金属板料的性能。

首先，我们通过系统性地研究和分析激光喷丸成形，以了解该工艺及其影响金属板料性能的关键参数。

其次，针对不同材料、工艺参数和加工环境进行模拟，评估喷丸单元对板材表面形貌和性能的影响。

最后，提出一种有效的实证研究，以验证和确认喷丸成形工艺的性能参数，以实现最优的性能结果。

首先，我们深入研究激光喷丸成形工艺的基本原理，以及其在金属板料上的技术应用。

激光喷丸成形是一种被动的成型技术，可利用激光能量将微粒射出，以形成所需的形状。

采用喷丸单元对一定厚度的金属板料进行加工，以大大提高板材表面宽度和精度，从而获得性能优良的金属制品。

不同的材料和工艺参数会影响LSP金属板料的表面粗糙度、形状准确度和力学性能。

因此，选择正确的参数对于实现最佳工艺性能十分关键。

其次，基于对金属板料性能的分析，我们对激光喷丸成形进行模拟，以识别工艺参数的重要性和影响。

我们建立了一个模拟模型，以预测板材表面粗糙度、形状准确度和力学性能之间的协同关系，并识别出影响改变金属板料表面性能的因素。

借助此模拟模型，我们可以在最小的时间和成本内实现最佳的表面性能。

最后，为了验证和确认激光喷丸成形的工艺性能参数，我们进行了实际加工实证，以实现最大化金属制品的质量。

通过实验，可以比较不同参数的形状精度、表面粗糙度等金属板料性能，确定出最佳的工艺参数。

总之，本文详细介绍了激光喷丸成形金属板料的研究，以确定其最佳工艺性能参数和质量最大化获得金属制品。

我们通过系统性研究，以及模拟和实验，有效地评估和优化喷丸成形工艺参数，从而获得最佳性能结果。

激光成形技术的研究与应用激光成形技术是一种先进的制造技术，在过去几年中得到了广泛发展和应用。

激光成形技术通过激光束的热作用将材料加工成所需的形状和尺寸。

它具有高精度、高效率、低能耗、灵活性好、适用性广等优点，可以制造出复杂形状的零件和结构。

随着激光技术的不断发展，激光成形技术的应用范围越来越广泛。

下面我们将从激光成形技术的原理、应用、发展趋势等几个方面来论述激光成形技术的研究与应用。

一、激光成形技术的原理激光成形技术采用激光束的聚焦热作用将材料加工成所需的形状和尺寸。

一般情况下，激光成形技术主要分为两种：激光熔覆技术和激光焊接技术。

激光熔覆技术是将激光束定向照射到工件表面，使工件表面产生瞬间高温状态，将喷丸材料熔化并喷射在工件表面上，形成熔覆层。

激光焊接技术是通过激光束加热两个不同材料的接头，使其熔化并结合到一起形成所需的形状和尺寸。

这两种技术都需要使用激光束来实现加工过程，而激光束的形状和能量是影响加工效果的关键因素。

激光成形技术的原理是利用激光灼热材料使其熔化或气化，再通过合适的加工方法来实现零件加工的目的。

通过激光束对材料进行加工可以实现高精度、高速度、高效率的零件制造，具有广泛的适用性。

二、激光成形技术的应用激光成形技术已经被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、设备制造等领域。

具体应用包括以下几个方面：1、航空航天领域。

激光成形技术在航空航天领域中得到了广泛的应用。

主要应用于制造各种复杂外形和高精度的航空零件，如轮廓板、结构件、发动机叶片等。

2、汽车制造领域。

在汽车制造领域中，激光成形技术可以用于制造车身、发动机、制动系统等零件。

其中，激光熔覆技术在汽车零部件的表面修复和加固方面应用尤为广泛。

3、船舶制造领域。

激光成形技术在船舶制造领域可以用于制造各种复杂结构和零件，如甲板、船体、舵轮等。

激光焊接技术也可以被用于船舶制造过程中焊接板材。

4、设备制造领域。

在设备制造领域中，激光成形技术可用于制造各种复杂结构和零件，如轴承、齿轮、模具等。

大型壁板激光喷丸成形技术研究与应用*胡宗浩1，罗明生2，胡永祥2，姚振强2（1.航空工业沈阳飞机设计研究所，沈阳 110035；2.上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室，上海 200240）[摘要] 激光喷丸成形技术利用激光诱导冲击效应在壁板表层引入非均匀分布塑性应变，塑性层厚度是传统机械喷丸的5~10倍，能够有效克服传统壁板成形技术的不足，实现大型高加筋复杂型面带筋壁板的形性一体化成形制造。

对激光喷丸成形技术的进展，从激光喷丸成形机理与规律、复杂型面激光喷丸成形几何形状控制、大型带筋壁板激光喷丸成形系统几个方面进行了综述；回顾了激光喷丸成形的发展脉络，介绍了大型壁板激光喷丸成形技术研究与应用现状，并对近几年激光喷丸成形技术的发展与趋势进行了梳理；指出了实现大型整体壁板激光喷丸成形应用的核心是掌握变形机理，解决成形工艺规划问题，并研制适用于大型整体壁板成形的工艺装置。

关键词： 激光喷丸成形；大型壁板；变形机理；工艺规划；工艺装置DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.20.043胡宗浩硕士、高级工程师，主要从事飞机结构设计与优化、激光增材制造技术应用研究。

*基金项目：上海市青年科技启明星计划(16QA1402000)、装备预研教育部联合基金（6141A02033105）。

激光喷丸成形是近些年提出并快速发展的一种有效的适用于大型带筋壁板的高性能精确成形技术。

该工艺采用高功率短脉冲激光诱导冲击效应在壁板表层引入非均匀分布塑性变形，实现小曲率弯曲成形，如图1所示。

激光喷丸成形是一个复杂的物理过程，在激光辐照下，工件表面吸收层吸收激光并形成等离子体，在约束层的作用下，形成冲击压力。

冲击压力作用于工件表面的局部区域，形成应力波，其幅值高达1~10GPa，持续时间约为100ns。

在瞬态冲击压力作用下，冲击区产生塑性应变，并随着激光扫描工件表面，塑性区面积不断增加，使小变形不断累积，最终形成所需形状。

喷丸处理的原理和作用.txt19“明”可理解成两个月亮坐在天空，相互关怀，相互照亮，缺一不可，那源源不断的光芒是连接彼此的纽带和桥梁！人间的长旅充满了多少凄冷孤苦，没有朋友的人是生活的黑暗中的人，没有朋友的人是真正的孤儿。

喷丸处理的原理和作用抛丸是利用高速旋转的叶轮把小钢丸或者小铁丸抛掷出去高速撞击零件表面，故可以除去零件表面的氧化层。

同时钢丸或铁丸高速撞击零件表面，造成零件表面的晶格扭曲变形，使表面硬度增高，是对零件表面进行清理的一种方法，抛丸常用来铸件表面的清理或者对零件表面进行强化处理。

一般抛丸用于规则形状等，几个抛头上下左右一起，效率高，污染小。

修、造船业，抛丸、喷砂是普遍使用的。

但是无论是抛丸还是喷砂，都是使用压缩空气的形式。

当然并不是抛丸就非用高速旋转的叶轮不可。

在修、造船业一般来说，抛丸（小钢丸）多用在钢板预处理（涂装前除锈）；喷砂（修、造船业用的是矿砂）多用在成型的船舶或者分段，作用是把钢板上的旧油漆和锈除掉，重新涂装。

在修、造船业，抛丸、喷砂的主要作用是增加钢板涂装油漆的附着力。

其实铸造件清理不只是用抛丸，对于大件一般先进行滚筒清砂，就是把铸造件的冒口切除后放在滚筒内滚，由零件在滚筒内互相碰撞，把表面的砂大部分先清掉再进行抛丸或喷丸的。

抛丸丸子大小是1.5mm。

研究表明，就破坏而言，金属材料表面存在拉应力时比压应力要容易的多，表面呈压应力时，材料的疲劳寿命大大提高，因此，对于轴类等容易疲劳断裂的部件通常采用喷丸形成表面压应力，提高产品寿命，此外，金属金属材料对拉伸很敏感，这就是材料的拉伸强度比压缩强度低的多的原因，这也是金属材料一般用拉伸强度（屈服，抗拉）表示材料性能的原因。

我们日常乘坐的汽车的钢板的工作面就是用喷丸来强化的，可以显著的提高材料的抗疲劳强度。

抛丸是用电机带动叶轮体旋转,靠离心力的作用,将直径在0.2~3.0的丸子(有铸丸\切丸\不锈钢丸等)抛向工件的表面,使工件的表面达到一定的粗造度,使工件变的美观,或着改变工件的焊接拉应力为压应力,提高工件的使用寿命.几乎用于机械的大多数领域,修造船\汽车零部件\飞机部件\枪炮坦克表面\桥梁\钢结构\玻璃\钢板\管道\等等.喷砂(丸)是用压缩空气作为动力将直径在40~120目的砂或0.1~2.0左右的丸喷向工件的表面,使工件达到同样的效果.丸粒的大小不同,达到的处理效果就不一样.重点提出:喷丸同样能起到强化的作用.现在国内的设备走进了一个误区,认为只有抛丸才能达到强化的目的.美国\日本的企业用于强化的是抛喷丸并用的!各有各的优势.比如象齿轮这样的工件,抛丸的出丸角度无法改变,只能用变频改变初速度.但它处理的量大,速度快,而喷丸则正好于之相反,抛丸的效果就没有喷丸的效果好喷砂是利用压缩空气把石英砂高速吹出去对零件表面进行清理的一种方法。

飞机制造中的喷丸成形技术及未来发展与思考2005年4月27日，载客量最多（可达800余人）的空客A380飞机一飞冲天首飞成功，人类民航客机历史上新一代空中巨无霸横空出世，至此自1969年2月9日以来，雄踞该宝座30余年的波音747 飞机，只能退居第二。

无论空客A380还是波音747，在9万飞行小时寿命周期内安全可靠地飞行，必须借助一对巨大机翼产生足够的升力。

机翼是飞机制造中最复杂、最困难、最关键的部件，机翼上最重要的零件之一是与飞机外翼几乎等长的机翼整体壁板。

飞机机翼整体壁板，是一种能够有效提高飞机性能的重要承力构件，是衡量飞机先进程度的一个重要标志。

30余年来，波音747 和空客A380飞机的大型机翼整体壁板成形不约而同地先后选用了喷丸成形工艺。

喷丸成形喷丸成形是一种借助高速弹丸流撞击金属构件表面，使构件产生变形的金属成形方法，喷丸成形是一种无模成形工艺，是大中型飞机金属机翼整体壁板首选的成形方法，其原理如图1所示。

按照驱动弹丸运动的方式，喷丸成形分为叶轮式喷丸成形和气动式喷丸成形，两者没有本质区别；按照喷打方式，喷丸成形分为单面喷丸成形（见图2）和双面喷丸成形（见图3），双面喷丸成形主要用于复杂型面构件的成形；根据喷丸成形时构件是否承受弹性外力，喷丸成形分为自由状态喷丸成形（见图4）和预应力喷丸成形（见图5），预应力喷丸成形可以获得更大的喷丸变形量和更复杂的构件外型。

喷丸成形工艺优点显著：成本低——无需成形模具、生产准备周期短、场地占用少、零件尺寸不受设备喷丸室大小限制等；品质高——具有疲延长制件疲劳寿命、提高制件抗耐腐蚀性能的潜质等。

自20世纪中叶以来，喷丸成形工艺被广泛应用于飞机尤其是运输机金属机翼整体壁板的成形，包括当前正在营运的所有空客客机系列飞机、波音客机系列飞机、庞巴迪客机等。

目前，国内飞豹、枭龙、歼10、ARJ21等飞机机翼整体壁板也采用了喷丸成形工艺。

因此，喷丸成形技术是大中型运输机金属机翼制造领域不可或缺的重大关键技术之一。

激光喷丸成形金属板料的研究激光喷丸成形是一种新型的成形技术，是一种利用激光照射和金属粒子的反射和散射来形成金属结构的成形技术。

激光喷丸成形技术可以实现精密的制造，尤其是用于制作高精密空气动力学成形的金属板料。

然而，激光喷丸成形技术还不能很好地实现金属板料的成形。

本文将重点介绍激光喷丸成形金属板料的研究。

一、激光喷丸成形金属板料的基本原理激光喷丸成形是一种利用激光照射和金属粒子的反射和散射来形成金属结构的成形技术。

激光聚焦到金属表面，形成的空气激光脉冲将金属粒子反射和散射到金属板料的表面上，金属粒子与表面熔合，形成金属板料的几何结构。

二、激光喷丸成形金属板料的实验研究（1）材料准备首先要准备合适的金属板料，接着将其放置到激光喷丸成形机上，然后根据需要确定激光功率、激光聚焦处的位置和激光曝光时间等参数。

（2）实施实验在实施实验时，首先要调整激光功率、激光聚焦处的位置和激光曝光时间等参数，然后使用激光装备将激光照射到金属板料的表面，形成熔化的金属粒子，并根据实验需要改变激光焦点位置。

最后，将获得的金属板料进行光学和金相分析。

（3）实验结果分析在实验中，金属板料的表面形貌较草率，金属粒子分布不均匀，金属粒子的熔合程度也不高。

光学显微镜检测的结果显示，金属板料的表面粗糙度非常大，金属粒子的熔合程度也不够高。

金相分析显示，两种金属之间的界面极不均匀，界面的熔合程度也很低，有的界面存在空洞和裂纹等缺陷。

结论由实验结果可知，激光喷丸成形金属板料是一个较为复杂的过程，由于金属粒子的反射和散射作用，很难获得较高的金属板料精度。

因此，提高激光喷丸成形金属板料的精度仍有待更深入的研究，以满足工业微结构实验室成形需求。

喷丸的原理和应用1. 喷丸的原理喷丸是一种通过将高速流动的颗粒物质（常用的是钢丸）喷射到被处理物体表面，以实现去除污垢、增加表面粗糙度、改善表面质量等效果的表面处理方法。

喷丸的原理主要包括以下几个方面：1.1 动能转换喷丸过程中，钢丸以高速撞击被处理物体表面，通过动能的转换，使表面污垢、氧化层等杂质从被处理物体上剥离。

1.2 表面改性喷丸过程中，钢丸的撞击可以在一定程度上改变被处理物体表面的形貌和物理性质，例如增加表面粗糙度、提高表面硬度等。

这对于一些特殊场合的表面处理非常有用。

1.3 去除应力喷丸可以去除金属材料表面的应力，提高材料的抗疲劳性能和延展性。

2. 喷丸的应用喷丸在许多行业中都有广泛的应用，下面列举了一些主要的应用领域：2.1 制造业•轮船建造：喷丸可以用于清除船体表面的污垢和氧化层，为后续的防腐处理提供良好的基础。

同时，喷丸还可以增加船体表面的粗糙度，提高涂层的附着力。

•汽车制造：喷丸可以用于清除零部件表面的污垢和氧化层，提高涂层的附着力。

喷丸还可以改变零部件表面的形貌和物理性质，增加耐磨性和抗疲劳性能。

•钢铁制造：喷丸可以清除钢材表面的氧化层和锈蚀，提高钢材的质量。

喷丸还可以改变钢材表面的形貌，增加表面粗糙度，提高涂层的附着力。

2.2 航空航天•飞机维修：喷丸可以用于清除飞机表面的污垢和氧化层，提高涂层的附着力。

喷丸还可以修复飞机零部件表面的损伤，恢复其原有的性能。

•航天器制造：喷丸可以清除航天器表面的氧化层和锈蚀，提高航天器的质量。

喷丸还可以改变航天器表面的形貌，提高涂层的附着力。

2.3 桥梁建设•桥梁维护：喷丸可以清除桥梁表面的污垢和氧化层，延长桥梁的使用寿命。

喷丸还可以修复桥梁表面的损伤，恢复其原有的结构性能。

2.4 石油化工•储罐清洗：喷丸可以清除储罐内壁的油垢和氧化层，恢复储罐的容积和性能。

喷丸还可以改变储罐内壁的形貌，提高涂层的附着力。

2.5 铁路运输•铁路桥梁维护：喷丸可以清除铁路桥梁表面的污垢和氧化层，延长铁路桥梁的使用寿命。

研究论文RESEARCH大型整体壁板结构件的制造水平已经成为现代先进民用飞机设计制造领域的一个重要标志，针对这种具有复杂外形和结构的整体壁板零件的成形技术就成为现代先进飞机的关键制造技术之一[1]。

目前，国内飞豹、枭龙、歼10、ARJ21、C919 等飞机机翼整体壁板均采用喷丸成形加工工艺[2]。

喷丸成形是利用高速金属弹丸撞击金属板材的表面,使受撞击的表面及其下一层金属产生塑性变形而延伸,从而引起受喷表面的面积加大带动内层材料拉伸，逐步使板材达到要求外形的一种成形方法[2-5]，图1为喷丸成形原理示意图。

1 整体壁板喷丸成形工艺的特点喷丸成形技术是20世纪50年代初伴随着飞机整体壁板的应用，在喷丸工艺的基础上发展起来的一项有发展前景的工艺方法，它是飞机制造中成形整体壁板和整体厚蒙皮零件的主要方法之一。

一方面，整体壁板加工目前最常用的流程是先通过三维CAD工程软件将壁板三维数模进行展开计算，建立整体壁板板坯工艺模型，然后通过NC数控机床加工出整体壁板实物板坯，最后采用喷丸成形工艺将其成形至飞机气动要求所规定的外形形状[6]。

图2为大型飞机机翼整体壁板的制造流程示意图，与传统的直接采用五坐标数控机床进行加工的方法相比，此方法板坯数控加工三坐标数控机床即可满足要求，并且切削量相对较小，节约成本；另外喷丸成形过程中的强化工艺，可使整体壁板类零件的抗疲劳特性得到提高[6]。

大型飞机整体壁板喷丸成形延展变形分析彭艳敏1 ，陈金平1 ，杨 亮1 ，王永军2（1. 中航飞机股份有限公司西安飞机分公司，西安 710089;2. 西北工业大学机电学院，西安 710072）[摘要] 针对基于喷丸成形的大型飞机机翼整体壁板延展变形问题,从影响整体壁板喷丸延展变形的因素出发，通过对整体壁板喷丸成形展向应变的理论计算和实测延展数据对比，得出整体壁板喷丸成形加工环节的延展变形规律。

关键词：整体壁板；喷丸成形；延展变形；残余应力Study on Elongation After Shot Peen Forming for Integral Panel of Large AircraftPENG Yanmin1 , CHEN Jinping1 , YANG Liang1 , WANG Yongjun2（1. A VIC Xi’an Aircraft Branch，Xi’an 710089, China;2. School of Mechanical Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072, China）[ABSTRACT] Aiming at the elongation problem of the integral panel of large aircraft based on shot peen forming, this article from the factors influencing the integral panel elongation deformation in shot peen forming, through the comparison of theoretical calculation of wingspan shot peen forming strain and experimental data of elongation deformation, elongation law of integral panel in shot peen forming is concluded.Keywords: Integral panel; Shot peen forming; Extension deformation; Residual stressDOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.09.097（a） 喷丸前（b） 喷丸后图1 喷丸成形原理Fig.1 Principle of shot peen forming研究论文RESEARCH另一方面，整体壁板喷丸成形，是将整体壁板板坯工艺2D 模型转化为真实3D 零件的过程。

激光喷丸成形金属板料的研究
激光喷丸成形（LPM）是一种极具创新性和可视性的有趣的物理加工技术，它可以将
物料的尺寸和形状固定在一起，以便成形金属板料。

它经常用于生产金属及其合金的零件，以及强度要求较高的医用植入物、过滤装置和精密振动环境元件等。

激光喷丸成形是一种利用激光直接把钢砂子融入金属板料中形成硬化层的过程。

它的
特点在于快速，没有模具的要求，可以精确地控制厚度，并且可以对钢砂子进行多次重复。

激光喷丸成形可以在任何金属板料上进行处理，包括不锈钢、铝、钛、全程钢和铸造
结构，也可根据需要使用不同粒径的钢砂进行加工。

通常，加工尺寸和形状比传统成形技
术更加紧凑小巧，覆盖层更加均匀，还快速准确地控制厚度，作用力可以控制在较低水平，不容易产生拉伸和撕裂缺陷，有效提高金属板料的成型质量。

除此之外，激光喷丸成形还可以用于制作复杂的零部件，比如深槽、孔、凹槽和锯齿等，而且没有拉伸和应力集中，因此可以改善金属板料的性能和结构耐久性。

总之，激光喷丸成形是一种对复杂成形零件的优秀的加工技术。

它的特点是快速、可视、可复位，可在多种金属板料上操作，可以提高加工精度和成形质量，可实现任意设计
和复杂零件加工的成形，有效提高成型金属零件的可靠性和使用寿命。

现代制造技术与装备542020第9期　总第286期超声波喷丸技术在大型零件变形校正中的应用研究杨　辉　徐　刚　张　炜　李斌博　梁思瑞　李　飞（西安飞机工业（集团）有限责任公司，西安 710089）摘　要：对超声波喷丸技术的特点进行了分析，并开展超声波喷丸校正参数与曲率之间的关系试验。

结果表明，喷丸时间和冲击振幅均与成形曲率成正比，进一步结合回归计算，获得了喷丸时间对弦向喷丸校正的敏感性结论。

最后以大型蒙皮壁板零件为例，详细阐述了应用超声波喷丸技术进行变形校正的具体过程。

关键词：超声波喷丸技术；大型零件；变形校正；试验设备Application of Ultrasonic Shot Peening Technology in Deformation Correction of Large PartsYANG Hui, XU Gang, ZHANG Wei, LI Binbo, LIANG Sirui, LI Fei(Xi’an Aircraft Industry (Group) Co., Ltd., Xi’an 710089)Abstract: In this paper, the characteristics of ultrasonic shot peening technology are analyzed, and the relationship between ultrasonic shot peening correction parameters and curvature is carried out. The test results show that shot peening time and impact amplitude are directly proportional to the forming curvature. Furthermore, combined with regression calculation, the sensitivity of shot peening time to tangential shot peening correction is obtained as an example, the specific process of deformation correction by ultrasonic shot peening technology is described in detail.Key words: ultrasonic shot peening technology; large parts; deformation correction; test equipment与普通喷丸技术不同，超声波喷丸技术是将超声波振动转化为机械振动而形成冲击载荷，将其作用于工件表面，目的在于实现强化零部件的性能或使其按照预期目的成形。

激光喷丸成形金属板料的研究随着社会经济的发展，金属板料的应用越来越广泛。

金属板料有着众多非常值得让人探究的特性，它们被广泛地用于汽车制造、机械制造、家用电器等行业。

金属板料的加工一般都以旋削、磨削和切割等加工方式来实现。

然而，这些方法存在着工艺耗时、工作效率低和复杂的制造手段等缺点。

近年来，激光喷丸成形技术被越来越多地应用在金属板料加工上，它使得金属板料的加工不仅节省了大量的时间，而且效率更高，具有良好的制造效果。

激光喷丸成形技术是一种新型的材料加工技术，它结合了激光切割和喷丸成形两种工艺。

首先，由激光切割头发出的高强度激光脉冲扫掠金属板料，将金属板料切割成某种形状，形成模具。

然后，由激光喷丸头在模具内部发射喷丸，喷丸迅速加热并压制金属板料，使之成形。

激光喷丸成形技术能够满足金属板料不同类型、不同规格、不同尺寸、不同厚度、不同形状等多种要求，而且它的加工效率比传统的加工方式要高得多，可以大大减少加工的时间和成本。

此外，激光喷丸成形技术还具有精度高、表面光洁度高等特点，因此在成形金属板料时，可以有效地节省生产工艺中的许多步骤，降低成品的制作成本。

同时，对于一些型号复杂的金属板料，激光喷丸成形技术也可以发挥出良好的加工效果。

目前，激光喷丸成形技术已得到了广泛的应用，如汽车零件制造、家用电器制造、飞机零件制造等行业。

虽然激光喷丸成形技术在金属板料加工中表现出色，但是它也存在着一些不足，如工艺投入资源大、设备成本昂贵等。

因此，科学家们针对这一点，展开了大量的研究，以提高激光喷丸成形技术的效率。

首先，他们改进了激光喷丸头的结构，以增加喷丸的精度和效率，消除喷丸时产生的内压和热效应。

其次，在传统的激光切割头上增加了冷却装置，以保护金属板料免受高温的烧伤，从而提高激光喷丸成形技术的效率。

最后，科学家们利用现代计算机技术，对激光喷丸机的控制系统进行了调整，以弥补激光喷丸技术的不足，提高激光喷丸成形技术的效率。

综上所述，激光喷丸成形技术是一种很实用的金属板料加工技术，它可以有效地替代传统的加工方式，从而降低生产成本，提高加工效率。

第13卷第3期2006年6月塑性工程学报JOURNAL OF PLAST ICITY ENGINEERINGVol 113 No 13Jun 1 2006先进喷丸成形技术及其应用与发展(北京航空制造工程研究所,北京 100024)曾元松 黄 遐 李志强摘 要:介绍了包括预应力喷丸成形技术、数字化喷丸成形技术、双面喷丸成形技术、激光喷丸成形技术、超声喷丸成形技术和高压水喷丸成形技术等新型喷丸技术,并对这些喷丸技术的基本原理、研究和应用现状以及发展趋势进行了分析,对我国开展喷丸成形技术的研究和开发具有指导意义。

关键词:喷丸成形技术;整体壁板;预应力喷丸;数字化喷丸;激光喷丸;超声喷丸;高压水喷丸中图分类号:V26117 文献标识码:A 文章编号:1007-2012(2006)03-0023-07曾元松 E -mail:yszengnantes@yahoo 1com作者简介:曾元松,男,1972年生,博士,研究员,工学博士,主要从事整体壁板成形与强化技术、管件成形技术、钣金零件数字化制造技术等应用基础研究和航空重点型号工程的技术攻关工作收稿日期:2005-08-09;修订日期:2005-12-20引 言喷丸成形技术是利用高速弹丸流撞击金属板材的表面,使受撞击的表面及其下层金属材料产生塑性变形而延伸(如图1所示),从而逐步使板材发生向受喷面凸起的弯曲变形而达到所需外形的一种成形方法[1]。

图1 喷丸成形原理图F ig 11 T he pr inciple of shot peen fo rming喷丸成形技术的优点主要有:1)工艺装备简单,不需要成形模具,因此零件制造成本低,对零件尺寸大小的适应性强;2)由于喷丸成形后,沿零件厚度方向在上、下两个表面均形成残余压应力(如图2所示),因此在零件成形的同时,还可以改善零件的抗疲劳性能;3)既可以成形单曲率零件,也可以成形复杂双曲率零件。

由于喷丸成形技术具有上述优点,因此自20世纪40年代初期,美国Lockheed 航空公司的工程师图2 喷丸引起的残余应力分布Fig 12 T he r esidual str ess distributio ngenerated by sho t peeningJim Boerger 从喷丸强化A lmen 试片产生变形这一特点受到启发,从而开创了这一对现代飞机制造产生重大影响的先进成形技术。

喷丸成形技术在民用飞机整体壁板研制中的应用2009-4-24 16:24:08 喷丸成形技术是一种利用高速弹丸流撞击金属板材的表面，使受撞击的表面及其下层金属材料产生塑性变形而延伸，从而逐步使板材发生向受喷面凸起的弯曲变形而达到所需外形的成形方法。

其优点主要有:工艺装备简单，不需要成形模具，对零件尺寸大小的适应性强；喷丸成形后在零件厚度方向的上、下两个表面均形成残余压应力，能够改善零件的抗疲劳性能；既可以成形单曲率零件又可以成形复杂双曲率零件。

由于喷丸成形过程中无需专用模具和压力机，成形方法灵活多样，非常适合于小批量生产，因此被广泛用于飞机的机翼、机身以及运载火箭燃料箱等的整体壁板成形中。

喷丸成形已成为现代飞机，特别是大型飞机整体壁板成形的主要方法之一。

喷丸成形技术在国外大飞机制造中的应用情况由于具备诸多优点，喷丸成形技术在美国和欧洲等国家的航空部门获得了重要应用，包括A310-340和B707-777等大型飞机在内的机翼壁板零件的成形均采用喷丸成形技术。

如美国MIC公司以喷丸工艺数据库和数值模拟技术为核心，在优化喷丸成形工艺参数的同时可以为机翼壁板的设计提供可行性分析，从而减少了加工过程的设计更改。

德国KSA公司目前已拥有一套集CAD/CAE/CAM为一体的整体壁板喷丸成形工艺系统，并完全实现了整体壁板的CAD模型喷丸工艺几何信息分析→成形过程的有限元模拟和工艺参数的优化→完成壁板数控成形的一体化集成技术。

为满足大型飞机减重和长寿命的设计要求，机翼及机身壁板通常采用整体加筋壁板。

这给机翼整体壁板的喷丸成形带来了极大的困难，采用预应力喷丸成形技术可以解决这个问题。

预应力喷丸成形是指在对零件喷丸之前，通过特定的工装夹具对零件施加预定的载荷，从而使零件预先产生一定的弹性变形，然后再对受拉表面进行喷丸成形。

在相同喷丸强度和覆盖率条件下，预应力喷丸的成形极限是自由喷丸的2～3倍，同时预应力喷丸还可有效控制沿喷丸路线方向的附加弯曲变形。