鈑金薄壁結(jié)構(gòu)件噴丸強(qiáng)化的變形控制研究

王芳

摘要：噴丸的進(jìn)程即彈丸流對(duì)原料的表層輔以沖撞，讓表層產(chǎn)生循環(huán)的改變，產(chǎn)生數(shù)個(gè)微觀型凹槽，在表層具備殘留壓應(yīng)力，進(jìn)而提升了原料的疲勞特性及運(yùn)用年限。對(duì)飛機(jī)之中的鈑金型薄壁結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，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(qiáng)化后元件的外觀。

關(guān)鍵詞：噴丸強(qiáng)化；鈑金薄壁結(jié)構(gòu)件；把控

1.前言

在航空領(lǐng)域之中的渦輪型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)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(dān)負(fù)了振動(dòng)、彎曲等負(fù)載，較易產(chǎn)生疲勞型損壞。而激光型噴丸強(qiáng)化即促使航空領(lǐng)域之中發(fā)動(dòng)機(jī)型葉片的表層得以增強(qiáng)、提升葉片具備的抵抗疲勞特性的高效方式，其對(duì)增多葉片的運(yùn)用年限、增強(qiáng)航空領(lǐng)域之中發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)作穩(wěn)固特性來(lái)說(shuō)尤為關(guān)鍵。然而，葉片邊緣相應(yīng)的厚度僅0.5-0.6mm，少過(guò)殘留壓應(yīng)力相應(yīng)的層深。所以，薄壁結(jié)構(gòu)件有關(guān)的激光型噴丸強(qiáng)化不單應(yīng)收獲殘留壓應(yīng)力，還應(yīng)保障其外觀的精準(zhǔn)程度。

2.基礎(chǔ)的理念

激光型噴丸強(qiáng)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(jìn)而產(chǎn)生瞬間沖撞型壓力負(fù)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(yīng)力，具備阻礙裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)充、提升樣品表層抵抗疲勞特性等優(yōu)勢(shì)。

借助激光型噴丸以對(duì)鈑金型薄壁結(jié)構(gòu)件輔以表層增強(qiáng)，不單會(huì)引入殘留壓應(yīng)力場(chǎng)，還會(huì)使得鈑金型薄壁結(jié)構(gòu)件產(chǎn)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(cè)同等激光型噴丸強(qiáng)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(yīng)得以對(duì)稱分散，防范產(chǎn)生彎曲及變形。然而，雙側(cè)沖撞所予以的壓縮波，其傳送至自由型邊界后，會(huì)產(chǎn)生反射，反射拉伸波會(huì)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(duì)如上的問(wèn)題加以處理，若對(duì)鈑金型薄壁結(jié)構(gòu)件的兩邊依序輔以激光沖撞，就能夠較優(yōu)地防范中心拉伸波予以積攢所帶來(lái)影響。兩側(cè)異步激光型噴丸強(qiáng)化即對(duì)一邊表層的激光噴丸輔以增強(qiáng)，以產(chǎn)生殘留應(yīng)力及變形；接著，對(duì)另一個(gè)表層輔以激光型噴丸強(qiáng)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(yōu)的殘留壓應(yīng)力。

3.主框緣條之中的元件產(chǎn)生變形的要素

3.1原料對(duì)于應(yīng)力太過(guò)敏感

因?yàn)檫@一元件即薄壁型結(jié)構(gòu)件，且元件的原料即7075-0，在施行熱處理至T73后，這一原料對(duì)于應(yīng)力太過(guò)敏感，在施行了噴丸強(qiáng)化后，就應(yīng)對(duì)元件輔以噴丸成形[2]。噴丸成形相應(yīng)的基礎(chǔ)理念即借助高速型彈流以對(duì)元件的表層輔以沖撞，讓被噴表層的金屬依據(jù)所有彈丸朝著周邊加以開拓，金屬產(chǎn)生的開拓大過(guò)原料的屈服上限，就會(huì)具備塑性變形，進(jìn)而產(chǎn)生壓坑，使得被噴表面相應(yīng)的范疇有所增多，然而，表面的原料開拓會(huì)被內(nèi)部金屬所制約，所以，在元件的表面會(huì)配備殘留壓應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力均衡的結(jié)果會(huì)讓元件產(chǎn)生變形及彎曲。

3.2元件的外觀及構(gòu)造太過(guò)繁雜

橫剖面即“Y”形，且由數(shù)個(gè)不同半徑的圓弧在輔以圓滑及過(guò)渡后而產(chǎn)生，且緣條之中的腹板面及機(jī)身相應(yīng)的理念外觀加以相配，立筋面及球皮相應(yīng)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(guī)定較多。

4.實(shí)驗(yàn)的各類方式

4.1測(cè)算位置及監(jiān)測(cè)方式

測(cè)算位置即機(jī)身相應(yīng)的理念外觀及球皮相應(yīng)的理念外觀。監(jiān)測(cè)的方式即：施行貼檢驗(yàn)?zāi)?，順緣條之中的弧長(zhǎng)，借助塞尺以對(duì)A區(qū)、B區(qū)與C區(qū)之中的空隙輔以測(cè)算，規(guī)定了空隙不能夠?qū)掃^(guò)0.8mm。

4.2噴丸數(shù)值與噴丸次序?qū)τ阝k金型薄壁結(jié)構(gòu)件的外觀所予以的影響

（1）借助大小強(qiáng)度兩大數(shù)值，以對(duì)主框之中的緣條元件輔以噴丸強(qiáng)化，規(guī)定了包裹率即：100%，實(shí)驗(yàn)數(shù)值與成果即：

數(shù)值一：

536A2100-017型元件相應(yīng)的長(zhǎng)寬大小即：2336×526mm；緣條相應(yīng)的弧長(zhǎng)即：2636mm；噴丸之中前貼檢驗(yàn)?zāi)Ｏ鄳?yīng)的空隙即：0-0.5mm；噴丸之中后貼檢驗(yàn)?zāi)Ｏ鄳?yīng)的空隙即：最高的空隙即：2mm，未達(dá)標(biāo)的地區(qū)即：35.4%。

噴丸數(shù)值（強(qiáng)度較大）即：0.15mA；噴嘴相應(yīng)的直徑即：DIA.10mm；空氣之中的壓力即：0.12MPa；彈丸相應(yīng)的流量即：8kg/min；彈丸相應(yīng)的型號(hào)即：ASH230；機(jī)床相應(yīng)的速率即：306mm/min；發(fā)射相應(yīng)的角度即：45°。

數(shù)值二：

536A2100-017型元件相應(yīng)的長(zhǎng)寬大小即：2336×526mm；緣條相應(yīng)的弧長(zhǎng)即：2636mm；噴丸之中前貼檢驗(yàn)?zāi)Ｏ鄳?yīng)的空隙即：0-0.5mm；噴丸之中后貼檢驗(yàn)?zāi)Ｏ鄳?yīng)的空隙即：最高的空隙即：1.0mm，未達(dá)標(biāo)的地區(qū)即：14%。

噴丸數(shù)值（強(qiáng)度較?。┘矗?.059mA；噴嘴相應(yīng)的直徑即：DIA.6mm；空氣之中的壓力即：0.12MPa；彈丸相應(yīng)的流量即：6kg/min；彈丸相應(yīng)的型號(hào)即：ASH110；機(jī)床相應(yīng)的速率即：786mm/min；發(fā)射相應(yīng)的角度即：45°。

在比照了數(shù)值一與數(shù)值二后指出了，變換噴丸強(qiáng)度相應(yīng)的數(shù)值可以較優(yōu)地把控元件產(chǎn)生的變形總量及變形部位，然而，部分依舊會(huì)產(chǎn)生變形。

（2）變換元件表層之中的噴丸次序?qū)τ谧冃未笮∷枰缘挠绊懀阂驗(yàn)橹骺蛑械木墬l元件外觀及構(gòu)造尤為繁雜，所以，借助數(shù)控型噴丸設(shè)施，以精準(zhǔn)把控噴丸產(chǎn)生的軌跡，借助強(qiáng)度較小的數(shù)值，運(yùn)用如下兩大方法以施行實(shí)驗(yàn)。

元件方法一：

536A2100-017型元件相應(yīng)的長(zhǎng)寬大小即：2336×526mm；緣條相應(yīng)的弧長(zhǎng)即：2636mm；噴丸之中前貼檢驗(yàn)?zāi)Ｏ鄳?yīng)的空隙即：0-0.5mm；噴丸之中后貼檢驗(yàn)?zāi)Ｏ鄳?yīng)的空隙即：最高的空隙即：0.9mm，未達(dá)標(biāo)的地區(qū)即：10%。

噴丸數(shù)值（強(qiáng)度較小）即：0.059mA；噴嘴相應(yīng)的直徑即：DIA.6mm；空氣之中的壓力即：0.12MPa；彈丸相應(yīng)的流量即：6kg/min；彈丸相應(yīng)的型號(hào)即：ASH110；機(jī)床相應(yīng)的速率即：786mm/min；發(fā)射相應(yīng)的角度即：45°。

元件方法二：

536A2100-017型元件相應(yīng)的長(zhǎng)寬大小即：2336×526mm；緣條相應(yīng)的弧長(zhǎng)即：2636mm；噴丸之中前貼檢驗(yàn)?zāi)Ｏ鄳?yīng)的空隙即：0-0.5mm；噴丸之中后貼檢驗(yàn)?zāi)Ｏ鄳?yīng)的空隙即：最高的空隙即：0.75mm，與最后的分配規(guī)定相一致。

噴丸數(shù)值（強(qiáng)度較?。┘矗?.059mA；噴嘴相應(yīng)的直徑即：DIA.6mm；空氣之中的壓力即：0.12MPa；彈丸相應(yīng)的流量即：6kg/min；彈丸相應(yīng)的型號(hào)即：ASH110；機(jī)床相應(yīng)的速率即：786mm/min；發(fā)射相應(yīng)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(yīng)的噴丸次序，能夠盡力地把控鈑金型薄壁結(jié)構(gòu)件在輔以噴丸強(qiáng)化后產(chǎn)生的變形總量，并與最后的分配規(guī)定相一致，然而，鈑金型薄壁結(jié)構(gòu)件在輔以噴丸強(qiáng)化后產(chǎn)生的變形無(wú)法規(guī)避。

5.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)厚度少過(guò)3mm的鈑金型薄壁結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，要選取較小的噴丸強(qiáng)度數(shù)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(chǎn)生的變形總量。同時(shí)，借助元件的外觀及構(gòu)造特征以選取最佳的噴丸次序，防范元件在輔以噴丸強(qiáng)化后產(chǎn)生過(guò)量的變形，在收獲噴丸強(qiáng)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(xiàn)：

[1]申運(yùn)鋒，趙妍，楊生國(guó)，等.2124鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)件整體加工變形仿真分析[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2016，（05）：111-115.

[2]郭具濤，楊長(zhǎng)祺，李中權(quán)，等.航天大型薄壁結(jié)構(gòu)件智能生產(chǎn)系統(tǒng)研究[J].航天制造技術(shù)，2015，（05）：11-15.