航空喷丸成形技术系列：喷丸工艺的再研究

历史背景：喷丸作为一种表面强化工艺，它的历史可追溯到公元前 2700 年，可谓历史悠久。据记载，当时的铁匠就已经认识到在冷态下经过锤子锤打的金属可以变得更加坚硬。中世纪的欧洲人在使用马拉轿车中发现，同样的板式弹簧，凡经过表面吹沙处理的，使用寿命显著提高。这些只是人们对喷丸的最初认识，在进入20 世纪后，人们便开始使用金属颗粒对弹簧和大型齿轮的齿根进行喷丸强化处理。

尤其是到了20 世纪 40 年代，大批研究者开始在喷丸工艺方面做出了大量的研究和探索，对喷丸工艺的认识也提升到一个更高层次，从而推动和扩展了这项工艺的应用范围。洛克希德·马丁公司的工程师 Jim Boerger 从喷丸强化 Almen试片中得到启发，开创了一种现代飞机制造中的先进成形技术——喷丸成形技术。

喷丸成形 的基本原理是：利用高速弹丸（直径1-6mm）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双向弯曲变形。喷丸还可用于表面强化，提高抗疲劳和耐腐蚀性等 ；

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(如下图所示),因此在零件成形的同时,还可以改善零件的抗疲劳性能;

喷丸引起的残余应力分布

（3）既可以成形单曲率零件,也可以成形复杂双曲率零件。

正是基于这些优点，喷丸成形技术已广泛应用于航空航天等领域的整体壁板零件制造。美国率先在“星座号”飞机上采用喷丸成形技术制造机翼整体壁板，也是20世纪50年代中期开始，喷丸成形技术开始踏上航空制造的历史舞台，包括民用军用飞机机翼、机身等壁板类零件的成形等。

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