轉臺式噴丸機設計方案

旋轉臺式強化噴丸機，采用轉臺式上下工件設計方案（區(qū)別于車臺式上下工件方案），可以保持一邊噴丸強化加工，一邊上下工件，兩不誤，提高了噴丸強化加工效率，是目前比較流行的工業(yè)噴丸強化機設計模式。

噴丸強化室

旋轉臺式噴丸強化機，強化噴丸室內部空間設計，可以根據(jù)具體噴丸工件尺寸，形態(tài)、構造特性做具體調整，也可以設計通用噴丸強化室，適應各類不同工件的噴丸強化加工。

噴丸夾具方案

旋轉臺式噴丸強化機噴丸強化夾具固定方案設計，該方案基本采用將夾具固定于旋轉臺的豎立式的中間壁面，主要針對比如管件、連桿等有一定長度的工件的夾持；或者將夾具固定于旋轉臺水平面上，該方案主要針對比如大型齒輪等立體性較強的工件。

噴丸控制系統(tǒng)

噴丸控制系統(tǒng)，我們采用自研強化噴丸數(shù)控軟件系統(tǒng)，精準高效，擁有全部開源代碼，可以根據(jù)客戶要求修改軟件程序，確保噴丸強化效果。

噴丸加工動力

采用加壓噴丸設備，高壓儲罐緩沖系統(tǒng)等，確保噴丸動力充足、穩(wěn)定，能夠保證噴丸加工高效、有序、精準、穩(wěn)定地進行，噴丸強化均勻性好，我們采用高標準的噴丸動力系統(tǒng)，可靠性強，具體可與客戶協(xié)商確定。

部分噴丸設備參數(shù)（僅作參考，具體可協(xié)商）

機床設計制造符合ISO國際標準，以及HB/Z26、AMS-2432C、AMS-2430R等標準。

噴丸強度:0.05~0.25mmA

覆蓋率：100~400%

噴丸強度均勻性公差≤±0.015mmA

適用范圍

適用于渦輪盤（含整體葉盤）、葉片、機匣、起落架、機翼壁板、復雜軸類等關鍵零部件的噴丸加工，可滿足合金鋼、鋁合金、鈦合金、高溫合金、不銹鋼等類型材料的噴丸強化加工。

專業(yè)強化噴丸設備制造廠家，為您提供更加高效、穩(wěn)定、可靠的噴丸設備方案，噴丸加工工藝技術支持，歡迎來廠參觀考察。

微粒子噴丸強化機采用高壓增壓噴丸系統(tǒng)，精密噴丸控制軟件系統(tǒng)集成，可以產(chǎn)生高速度微粒噴射轟擊金屬表面，形成熔融硬質強化層，是目前在航空、數(shù)控刀具、齒輪、模具等行業(yè)廣泛使用的微粒子噴丸設備。

設計有微粒子專用篩網(wǎng)，微粒子專用供料和回收系統(tǒng)，提供強大的噴丸壓力，整個噴丸系統(tǒng)都針對微粒子噴丸做了重要的改進和設計，屬于專用型噴丸強化機。

專業(yè)微粒子噴丸強化機設計、制造、培訓一體化服務企業(yè)，歡迎有需要的客戶聯(lián)系咨詢！

激光噴丸沖擊強化設備（GNG-200/15000型）

1.實驗室激光噴丸設備（GNG-200）

主要用于各大高校噴丸強化實驗室、金屬抗疲勞實驗室、去應力強化實驗室，以及航空、航天研究所單位，用于激光噴丸沖擊強化技術的驗證和探索。

設備參數(shù)（GNG-200）:

• 脈沖能量: <200 mJ

• 波長: 532nm

• 脈寬: 10ns

• 脈沖頻率: >300Hz

• 加工精度: ±0.020mm

• 外觀尺寸: 2.4*2.4m*2.4m(L*W*H)

• 毛重: 1.8 Tons

• 加工相對濕度要求:<60%RH

• 激光預熱時間: <20mins

• 運營環(huán)境溫度: 15℃-25℃

• 適用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)噴丸工藝，并且處理方式更環(huán)保，處理結果更有效

2.工廠激光噴丸強化加工設備（GNG-15000）

    工廠環(huán)境下的高性能固定式設備，主要用于整體葉盤/葉片等關鍵部件加工，提高構件的高周疲勞壽命、抗FOD損傷能力、抗微動磨損能力；具備針對復雜金屬構件的表面強化加工能力。

設備參數(shù)（GNG-15000）：

• 脈沖能量：5-15J              

• 波長：1064nm 、532nm              

• 脈寬：10-20ns              

• 加工頻率：1-10Hz              

• 加工定位精度：≤0.10mm              

• 平均無故障時間：180天

• 加工效率(50%搭接、3mm光斑)：2Hz       ＞200mm²/min

                                                                 4Hz       ＞500mm²/min

                                                                 10Hz     ＞1100mm²/min

激光噴丸強化技術的應用前景

激光噴丸強化是一種表面處理工藝, 由激光引起沖 擊, 提高材料內部壓應力層的相對厚度, 這種壓縮層厚 度可達約 1. 0mm , 而普通噴丸厚度只有約 0. 25mm。 一般地說, 厚的殘余壓應力層對航空渦輪葉片這類零件 關鍵部位非常重要, 它能預防殘片的損傷在壓縮層下擴 展, 因此材料抵抗各種形式失效的能力大幅度提高。

工業(yè)用激光噴丸要求平均能量在幾百瓦到 1 千瓦 范圍內, 其沖擊能量在 100J /脈沖左右, 每個脈沖間隔 為幾十納秒LawrenceLivermoreNationalLaboratory(LLNL ) 發(fā)展的固態(tài)激光技術滿足這一要求。在這個系 統(tǒng)中, 釹玻璃和被稱為相共軛 (conjugation ) 的波前修正 技術使激光噴丸進入了高生產(chǎn)量的生產(chǎn)階段。

對Inconel718和Ti6Al4V鈦合金金屬表面進行激 光噴丸強化并與典型的傳統(tǒng)噴丸得到的效果進行對比, 可知激光產(chǎn)生的沖擊波能滲透到更深層的材料內部, 產(chǎn) 生更大的應力空間, 而且連續(xù)的沖擊可使應力更高, 但 不超過材料的極限。

對航空發(fā)動機風扇葉片進行研究發(fā)現(xiàn), 連續(xù)激光沖 擊對預防新的及以前損壞的發(fā)動機風扇葉片疲勞及腐 蝕失效都非常有效。然而用于試驗葉片的這種激光技術 的脈沖速率限制在每秒產(chǎn)生的脈沖小于 1 次, 因此每秒 的噴丸面積大約為 1cm 2 , 這種速率對試驗室的驗證試驗是可以接受的, 但不適用于高成本的生產(chǎn)中。噴丸需 要的集中脈沖可以通過約束等離子體的方式實現(xiàn)。這些 等離子體可以在金屬表面通過高強度激光的方式產(chǎn)生, 其脈沖持續(xù)時在幾十納秒范圍內。 脈沖持續(xù)時間約為 30s時, 激光強度為100~300J/cm2。被金屬表面吸收并 經(jīng)慣性約束于表面約束層, 如水層時, 能夠產(chǎn)生 104 到 105atm (1000~ 10000M Pa) 的沖擊壓力。金屬表面的黑 色涂層是一個很強的吸收體可產(chǎn)生等離子體。

一個適用于激光噴丸的系統(tǒng)發(fā)出的能量必須達到 2 5 ~ 1 0 0 J/脈 沖 , 同 時 其 輸 出 量 也 非 常 重 要 。 它 取 決 于 激 光產(chǎn)生的平均脈沖重復率。當前能實時輸出的, 其持續(xù) 時間也可接受的唯一技術是以釹混雜玻璃增益介質為 基礎的激光系統(tǒng), 這種典型的激光系統(tǒng)包含一個振動器 以及由閃光燈進行光激勵的一個或多個棒狀放大器。然 而, 與此同時, 閃光燈的熱量也就會沉積到玻璃中。這 些熱量必須以與沉積速率相等的速率, 即激光脈沖速 率, 去除掉。因此玻璃必須冷卻, 一般采用流動水。因 為玻璃是同時被加熱和冷卻的, 因此熱梯度是從玻璃中 心向邊緣發(fā)展, 這種熱梯度會使玻璃受力, 導致玻前極 的變形及光束的嚴重退極。另外, 隨著激光重復率的提 高, 熱負荷也相應增加, 達到極限時, 載荷會使玻璃斷 裂?，F(xiàn)已通過開發(fā)釹玻璃厚板激光系統(tǒng)解決了熱負荷問 題。LLNL 研制的高平均能量釹玻璃激光技術已經(jīng)實 用。

我們始終堅守激光沖擊噴丸強化技術前沿，設計制造高性能激光噴丸強化設備，并提供激光噴丸強化加工服務，為航空航天、鐵路船舶等行業(yè)開發(fā)新的激光表面處理方案，歡迎了解咨詢。電話：18201898806。

機器人噴丸強化機：

是將噴丸噴頭集成到多自由度工業(yè)機器人上，由機器人取代傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，控制噴丸角度、速度、位置等，由于工業(yè)機器人等靈活度高，示教方便，可以完成很多高難度噴丸方案，基本做到無死角，固定噴丸位置等作業(yè)，能夠適應各種形狀構造等工件，屬于萬能型噴丸方案。

噴丸機器人主要組成：

工業(yè)機器人、示教系統(tǒng)；壓縮空氣發(fā)生器，動力系統(tǒng)；回收篩選系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)；數(shù)控電氣系統(tǒng)；噴丸機構架等。

我們可以根據(jù)客戶的需要，配置不同自由度的工業(yè)機器人，制造滿足客戶需要的噴丸機系統(tǒng)，歡迎有需要的朋友了解咨詢。

高壓水射流噴丸強化機原理：

通過高壓水射流（或混合玻璃丸等磨料）轟擊金屬表面，使金屬表面發(fā)生塑性形變，引入殘余壓應力達到強化金屬表面的目的的噴丸強化設備。不同于像傳統(tǒng)噴丸機，高壓射流噴丸機的驅動載體為水，同時混合丸粒作為強化介質，或者直接由水作為強化介質，其具有很多傳統(tǒng)噴丸強化機所不具備的優(yōu)勢。

目前我們的高壓水射流噴丸機種類：

• 純水高壓水射流噴丸，純水高壓水射流噴丸機，以純水作為噴丸和強化介質；
• 前混合高壓水射流噴丸，是先將丸粒和水混合，然后在加壓噴射出去；
• 后混合高壓水射流噴丸，是先將水加壓，然后將磨料混合進去，驅動后噴射；

高壓水射流噴丸機主要部件：

高壓水泵、水箱、噴嘴、CNC行程機床、數(shù)控噴丸控制系統(tǒng)、電器系統(tǒng)，液流閥等；

根據(jù)每臺設備定制噴丸速度、能量轉換等自動計算EXCEL計算文檔工具。

高壓水射流噴丸制造商：

江蘇高壓水射流噴丸機制造商，生產(chǎn)各種型號高壓水射流噴丸強化機，可以用于工業(yè)噴丸強化生產(chǎn)、高校、研究所金屬材料抗疲勞和強化實驗室，在前沿技術研究、課題立項、期刊發(fā)布方面，可以起到很好的輔助試驗。

超音速噴丸強化機，是利用超音速高壓空氣作為載體，驅動大量固體硬質微粒，以超高速轟擊金屬表面，由于固體微粒數(shù)量大、質地硬、彈性好、速度快，使金屬表面發(fā)生塑性形變，引入殘余壓應力，達到噴丸強化的效果的設備，金屬表面可以實現(xiàn)納米化。

超音速噴丸機主要構成：

超音速噴嘴、CNC工件固定臺、氣壓系統(tǒng)、機械手、參數(shù)監(jiān)控和數(shù)控系統(tǒng)。

超音速噴丸強化機的關鍵部件是噴槍,需要按照拉瓦(Laval)噴嘴原理設計,氣流經(jīng)收縮段進入狹窄喉部到擴展段而獲得超音速(為300~1200m/s)。氣源采用壓縮空氣或其它高壓氣體，氣體分為兩路,一路通向送粉器,攜帶粉末進入噴槍;另一路接加熱器,而后進入噴槍。噴槍可以固定在機械手上,實現(xiàn)三維六個方位的控制。工件放置在操作室的載物臺上,載物臺可以旋轉360度,操作室連接粉末回收系統(tǒng),粉末回收后可以重復使用。在噴槍處有氣體壓力傳感器,加熱器有溫度傳感器,將數(shù)據(jù)輸入到計算機中實現(xiàn)預設參數(shù)的程序控制。顆粒的速度采用激光測速儀和雙相流束攝像系統(tǒng),如圖3所示。圖3中1~5為激光觀察,氣/固雙相流束的攝像系統(tǒng),它可快速攝錄自噴嘴到工件的束流狀況,圖3中6~16為噴射的粒子速度測量系統(tǒng),圖3中17-21為另一種“軌道”法測量粒子速度的方法,兩者可共用一個高速攝像儀。

超音速噴丸金屬表面納米化的應用前景

(1)提高金屬結構件的抗磨損性能,延長工件的使用壽命。由于表面納米化層硬度高,可以改善切削刀具、沖壓模具以及各種轉動軸或滑動部件的服役期,如雍興平等[2通過表面納米化提高碳鋼硬度兩倍以上。

(2)改善焊接接頭中包括焊縫、熱影響區(qū)和基體材料的組織不均勻性,提高焊接接頭的性能；
(3)加速滲碳、氮及滲金屬過程或改善滲層質量。表面納米層晶界密度高,晶界作為易擴散快速傳質的通道,因此金屬工件預表面納米化處理,可以降低滲制溫度或縮短周期。若對滲層進行后表面納米化處理,預期會改善其性能,文獻中稱為“復合處理”；
(4)改善金屬材料抗疲勞性能。已知金屬疲勞裂紋源于材料表面,而塑性變形表面納米化層伴隨著壓應力,故可有效抑制裂紋萌生,同時內部粗晶組織又可減緩其擴展；
(5)改善金屬構件的應力腐蝕性能。由于該技術使材料的表層引入很大的壓應力,因此可顯著改善金屬材料的抗應力腐蝕行為；
(6)改善普通切削加工表面動摩擦的潤滑性能或滑動件的密封性能。

目前超音速噴丸強化學術領域研究資料還不算豐富，是比較理想的研究課題，適合做課題研究和期刊發(fā)表等。

江蘇超音速噴丸機制造廠家，可以為全國生產(chǎn)制造超音速噴丸強化機，產(chǎn)品適用于高?？蛊趯嶒炇?、材料研究所應力分析實驗室，工廠金屬表面處理等，產(chǎn)品質量穩(wěn)定可靠，歡迎垂詢！

GMS-1型屬于我司空化射流噴丸機的高校實驗室、研究所強化分析機構專用型號，這是一款定制型射流噴丸機，根據(jù)客戶的具體需要可以搭配不同的配置方案，產(chǎn)品 具有質量好和系統(tǒng)穩(wěn)定以及精度高的特點，已經(jīng)在一些高校和實驗室使用，并根據(jù)反饋信息不斷升級更新?lián)Q代。

空化射流噴丸強化機原理：

空化射流噴丸機，是利用高壓水泵將高壓水射流噴射到工件上完成噴丸強化的設備，但是整個射流噴丸強化過程中，包括工件，射流系統(tǒng)，完全浸沒在水中，而水射流是經(jīng)過空化噴嘴，空化后噴射到水介質中，并沖向工件，而真正起到噴丸強化最用的，是空泡沖擊工件，發(fā)生潰滅，產(chǎn)生的巨大沖擊，打擊在金屬表面，造成塑性形變，完成噴丸強化。

空化射流噴丸強強度優(yōu)勢：

可以以較低的壓力獲得超高的噴丸打擊力度（GPa），達到強力噴丸效果；還有射流穩(wěn)定性優(yōu)勢等。

為什么實驗室需要專用的數(shù)控空化射流噴丸機：

實驗室不同于工業(yè)生產(chǎn)，實驗室是為了試驗材料性能以及噴丸工藝效果，為科研和工業(yè)生產(chǎn)提供技術理論支持，也需要發(fā)布相關科研突破論文和期刊，需要進行學術交流，這些都需要精準可靠的噴丸參數(shù)和設備以及工藝支持。

1.能夠精確的做系統(tǒng)性工藝試驗，比如可以控制射流以0.00001MPa的精度，不斷疊加或者下降，來尋找一定射流壓力范圍內的工藝差別，在某個壓力下發(fā)現(xiàn)技術突破，比如發(fā)現(xiàn)15.00675MPa的射流下，噴丸強化發(fā)生技術突破型成果，而普通射流噴丸強化機的精度可能只有0.05Mpa，而手持式高壓射流清洗機以及普通射流清洗強化機，精度、角度、時間間隔等更差，無法發(fā)現(xiàn)這個技術突破；

2.自動化更高，系統(tǒng)更穩(wěn)定，高精度和自動化設備，可以避免大部分試驗中的人為誤差，排除不少偶然性誤差因子，可以避免很多干擾，保證試驗參數(shù)的準確，工藝的穩(wěn)定；

3.在論文期刊發(fā)布過程中，高效穩(wěn)定、精確的射流噴丸機系統(tǒng)，可以提高重復試驗、平行試驗、再現(xiàn)試驗、驗證試驗的準確性和穩(wěn)定性，避免不必要的爭論和質疑，為技術突破和學術交流提供支持。

我們以嚴謹?shù)膽B(tài)度，豐富的經(jīng)驗，精準的生產(chǎn)流程，聯(lián)合高校和研究所，為實驗室提供高標準定制空化水射流噴丸強化機，為噴丸強化和抗疲勞學術貢獻力量。

近年來，隨著超聲波技術的發(fā)展，尤其是大功 率超聲沖擊設備制造技術的日益成熟，應用高能超聲波產(chǎn)生的沖擊波進行金屬板料的塑性成形與校形 成為了可能。

以高頻率(一般在20kHz以上)、?高達數(shù)千瓦功率的超聲波作為能量?源，通過換能器轉換為同頻率的縱波 機械振動能量，再通過變幅桿進行放大，高能量密度的機械能沖擊波作用?于金屬表面，使金屬板料發(fā)生彎曲變 形，由此實現(xiàn)金屬板料的噴丸成形和?校形。由于其工藝過程和原理類似?于傳統(tǒng)的噴丸工藝，所以稱為“超聲波”噴丸成形與校形。

近年來，隨著超聲波技術的發(fā)?展，尤其是大功率超聲沖擊設備制造 技術的日益成熟，應用高能超聲波產(chǎn)?生的沖擊波進行金屬板料的塑性成 形與校形成為了可能。高能超聲波?噴丸成形和校形技術其設備成本低、 工件性能高、適用性廣、且工藝過程 環(huán)保，在美國和歐洲一些國家的航空 航天部門已經(jīng)得到了重要應用，?但我國的研究和應用尚處于起步階段。

超聲波噴丸成形與校形技術

1基本原理

超聲波噴丸技術利用高能量密度的超聲波經(jīng)沖擊介質(鋼質撞針或 者彈丸)沖擊金屬材料表面，在金屬?材料表面產(chǎn)生遠大于材料動態(tài)屈服?強度的巨大沖擊力，從而引發(fā)材料表?面劇烈的塑性變形。材料表面層的 微觀組織由于這種劇烈的塑性變形?而得到極大的碎化(可達納米級別)， 產(chǎn)生密集、均勻且穩(wěn)定的位錯增殖。?與此同時，材料內部誘導產(chǎn)生了高幅?的殘余壓應力分布，當殘余壓應力積 累到一定程度時，板料會發(fā)生宏觀的?彎曲變形使其內部力系重新達到平衡，并形成新的內部應力分布。通過 調整超聲波噴丸的不同參數(shù)，便可以產(chǎn)生相應的殘余應力場分布，實現(xiàn)板 料光滑曲率的精密成形與校形。

2技術特點

超聲波噴丸成形和校形相較于?其他成形與校形方法，技術優(yōu)勢十分明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

?(1)可實現(xiàn)較厚板材的成形。由于其特有的高應變率效應，能夠產(chǎn)生幅度和深度更大的殘余壓應力場， 實現(xiàn)更大曲率半徑的成形和校形，在 厚板局部成形和校形方面具有獨特 的優(yōu)勢。在厚度不大于22mm的鋁合金板材上可以成形和校正形狀，而 傳統(tǒng)機械噴丸成形則因板材太厚而 不能有效成形和校形。

(2)能實現(xiàn)復雜形狀工件的成 形和校形。超聲波噴丸設備結構簡?單、操作方便，能夠對復雜的結構件 (如腔體)進行局部成形處理，設備的工藝參數(shù)少(超聲波發(fā)生器的頻率、 撞針規(guī)格、振幅)，可控性好，對于不?同變形特征的成形和校形過程選取?適用的設備工藝參數(shù)，可控制金屬板 料表面的殘余應力大小和深度，從而?達到控制金屬板料表面殘余應力場?的分布，可實現(xiàn)金屬板料的精確成形和校形。?

(3)成形后的材料綜合性能較其他噴丸成形方法好。與其他噴丸?成形相比，超聲噴丸成形后的板材表 面光滑、粗糙度良好。撞針垂直方向 撞擊材料表面，且速度要小于傳統(tǒng)丸 粒，撞針撞擊部位的圓度和表面粗糙 度精度高，而這些因素都使噴丸處理?后的工件表面粗糙度值下降。除此?之外，超聲波噴丸進行成形的同時所產(chǎn)生的殘余壓應力是傳統(tǒng)噴丸及激?光噴丸的數(shù)倍，更大的殘余壓應力值 提高了工件材料的抗疲勞、抗腐蝕及抗變形的能力。

?(4)無污染。機械噴丸成形需要在每次噴丸結束后對彈丸進行收 集、清洗、分級以及破粒去除，而超聲 波噴丸成形采用的鋼質噴丸介質不 容易磨損，長時間作用磨損后也很 方便更換，是一項無污染綠色制造技 術。

(5)設備的成本低。超聲波發(fā)生器尺寸較小、能耗低，整個超聲波 噴丸裝置可做成移動便攜式，應用場 所不受限制，完全可以在車間生產(chǎn)線 進行現(xiàn)場作業(yè)。

3研究和應用進展

超聲波噴丸強化、超聲波噴丸成?形與超聲波噴丸校形統(tǒng)稱為超聲波?噴丸技術，是最近十幾年興起的一種?表面處理技術。超聲波噴丸強化技 術主要是利用彈丸或撞針對金屬材 料表面進行高速重復沖擊使其產(chǎn)生 硬化層，以達到提高金屬零件的表面?強度、疲勞壽命等目的。超聲波噴丸?校形與成形技術則是通過撞擊產(chǎn)生?殘余應力，迫使板料產(chǎn)生宏觀彎曲變 形，在材料“增壽”的同時，達到成形?與校形的目的。超聲波噴丸強化技?術相對比較成熟，已有較廣泛的應用 及研究報道，而超聲波噴丸成形與?超聲波噴丸校形研究和應用報道則?比較少。

2005年，烏克蘭Pmk叩enko等14l 提出一種新型的超聲波噴丸設備專 利，采用撞針作為工具頭，又稱為超 聲波噴丸。他們用該設備處理大型 平面，有效提高了表面硬度，材料的 表面粗糙度也優(yōu)于傳統(tǒng)噴丸。

2006年，俄羅斯Statnikov等 比較了在超聲波噴丸中采用撞針和?丸粒效果的不同。結果證明了采用 撞針的超聲波噴丸工藝在材料表面 所產(chǎn)生的應力要大于普通超聲波噴丸。

2007年，英國謝菲爾德哈勒姆?大學的Rodopoulos等對比了數(shù)控 噴丸、激光噴丸和超聲噴丸(工具頭為撞針)3種方式對2024一T35l鋁合 金疲勞壽命的改善效果:(1)3種表 面處理工藝均能在表面產(chǎn)生殘余壓 應力，應力幅值為220MPa左右。前?兩種方式在距離表面100—300um處能產(chǎn)生更高和更均勻的殘余壓應力， 而超聲噴丸在距離表面0.14~1.1mm?處產(chǎn)生的殘余壓應力更好。激光噴丸和超聲噴丸產(chǎn)生的最大殘余壓 應力層為1.6mm左右，數(shù)控噴丸為?1.1mm。(2)數(shù)控噴丸和超聲噴丸明顯的提高了材料表面的硬度，而且超聲噴丸的有效深度要好于數(shù)控噴丸，?其峰值存在于距離表面150um處。 而激光噴丸產(chǎn)生的影響較小，可忽 略。(3)數(shù)控噴丸對于表面粗糙度?提高了18%，激光噴丸7%，超聲噴 丸8%。結果表明，材料經(jīng)超聲波噴 丸后具有最好的綜合機械性能。

1996年法國SONATS公司開始 了超聲波噴丸技術的研究，1999年 開發(fā)出第一套超聲波噴丸設備及其 相應的超聲波噴丸工藝，目前已推 廣應用于航空航天、造船及汽車等 行業(yè)。SONATS公司對機翼蒙皮局 部變形進行了矯形處理(如圖l所 示)用。

2001年，KSA公司著手研發(fā)了?7軸數(shù)控噴丸設備，并在之后與空中?客車公司合作的A380、A318/A340 等諸多項目中發(fā)揮了重要作用。發(fā)?展至今，已經(jīng)成為國際上飛機大型板 件成形的先進工藝技術，但同時由于 飛機壁板這種成形對象的尺寸過大、?材料屬性的不均勻和加工硬化等無?法精確預測或在線預測的因素影響，?數(shù)字化噴丸成形后的航空結構件仍?舊需要使用便捷、靈活的超聲波噴丸?進行局部成形和校形，KSA公司提?出了采用超聲波噴丸成形和校形技術。

美國Integty?Testing Laboratory公司與法國SONATS公司同時提出了采用機械手臂進行數(shù)控超聲波噴丸成形的技術。圖2為IntegrityTestLab公司研制的機械手臂數(shù)控超聲噴丸成形設備,率先推進了超聲波噴丸成形和校形設備的數(shù)控化。

中航飛機股份有限公司西安飛機分公司與南京航空航天大學聯(lián)合開展了C919飛機機翼整體壁板超聲波噴丸成形和校形工藝驗證研究,在3-22mm超硬鋁板上進行超聲波噴丸成形和校形試驗,獲得了滿意的效果,形成了公司適用的超聲波噴丸工藝規(guī)范文件。
超聲波噴丸成形的振幅、覆蓋率以及噴丸時間等工藝參數(shù)如果選擇不當,會造成噴丸工件表面質量的變差,噴丸過度會造成疲勞壽命的下降,因此,需按照工藝規(guī)范文件進行操作和選擇工藝參數(shù)。

關鍵技術分析

超聲噴丸成形和校形技術具有很大的發(fā)展?jié)摿?跟國外發(fā)達國家相比,目前國內在設備和相關工藝技術研究方面均剛起步。需要盡快開展超聲波噴丸成形和校形關鍵技術的研究工作。

(1)超聲噴丸效能的最優(yōu)化問題。

超聲波噴丸過程復雜，涉及到機 械學、聲學、振動學、電學等諸多 學科，要想取得最佳噴丸效能， 應綜合考慮各個噴丸參數(shù)對噴 丸效能的影響。如超聲波發(fā)生 器頻率及工作功率、撞針直徑及 數(shù)量、撞針分布密度、撞針振幅、 噴丸時間等，均衡設定各個噴丸 參數(shù)，取得最佳噴丸效能是一個 值得國內外學者研究的大問題。

(2)超聲波噴丸參數(shù)和板 料成形量/校正量之間的定量 關系和殘余應力場的有效控制。

成形量和校正量是評價超 聲波噴丸成形和校形效果最直 接的指標，而塑性變形量是由殘 余應力場決定的。因此，需要通 過理論計算、試驗研究、測試以 及有限元模擬等手段建立超聲 波噴丸參數(shù)與殘余應力場的大 小和分布的對應關系，再進一步建立殘余應力場與板料成形量/校 正量的計算模型，三維殘余應力場的 獲得是值得研究的重點問題。

(3)利用有限元分析軟件對超 聲噴丸過程進行數(shù)值模擬時模型的?精確建立。

由于噴丸過程是一定數(shù)量的撞針同時間沖擊工件表面，工件表面受到各個撞針的動載作用，同個工具頭上各個撞針的沖擊方向和沖擊力大小有可能不同，而這些因素都會不同程度地影響到工件表面形貌及機械性能，所以整個物理過程非常復雜，很難建立精確的工件受噴模型。此外，撞針和材料在高應變率下的材料屬性很難給定，接觸和摩擦條件也難以準確描述，使得精確建立超聲噴丸過程的有限元模型十分困難，影響到有限元模擬的準確性。

(4)超聲波噴丸成形和校形工 藝規(guī)劃方法與準則的建立。

通過大量的基礎試驗，研究確立 超聲波噴丸參數(shù)對成形和校形變形 規(guī)律的影響，對不同變形特征的零件 進行成形和校形的試驗和測試，分析 超聲波噴丸參數(shù)對該區(qū)域流線形態(tài)、 表面質量、成形精度、殘余內應力、疲 勞壽命的影響，得到超聲波噴丸參數(shù) 的取值范圍和適用場合，從而形成復 雜變形特征的金屬板件超聲波噴丸 成形和校形工藝的設計方法及準則。

總結和展望

(1)超聲波噴丸成形和校形是?一種新型的綠色高效噴丸新技術，豐 富了板料的塑性成形與校形技術，與 傳統(tǒng)機械成形與校形技術相比，其執(zhí)行機構輕巧、容易實現(xiàn)自動化控制、?板料校形能力和范圍大、表面質量?好，在航空航天領域具有廣闊的應用前景。

?(2)超聲噴丸成形和校形技術能用于解決目前飛機制造中大厚度、?復雜曲面的機翼整體壁板局部噴丸?成形與變形校正的問題，顯著提高飛 機機翼壁板的制造精度和生產(chǎn)效率， 并降低生產(chǎn)成本。

(3)結合當前超聲波噴丸成形?和校形技術的研究現(xiàn)狀，超聲波噴丸 技術要推廣到工程實際應用，還需要?深入地研究超聲波噴丸成形與校形工藝對材料實施成形和校形效果的研究，加強對大尺寸、大厚度復雜變形零件的應用探索，并開展預應力超聲波噴丸板料成形與校形技術。提高復雜板料變形的成形和校形能力以及精度。

通過對超聲波噴丸成形和校形技術理論和應用的深入研究，該項新技術必將具有廣闊的應用前景。

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數(shù)控噴丸機：

以壓縮空氣作為動力來源，驅動噴丸轟擊金屬表面完成清理除銹，強化的作用，系統(tǒng)通過PLC數(shù)控系統(tǒng)來控制壓縮空強度，節(jié)流閥控制噴丸流量配合旋轉臺等其他驅動裝置，完成對工件不同表面、不同時段、不同強度的噴丸處理，以一次性達到最佳噴丸處理效果。

數(shù)控噴丸機工作原理：

噴丸使用的丸粒在噴丸處理時，比噴沙具有更大的動能和強度，其轟擊金屬表面，會在金屬表面敲打出凹坑，造成金屬的塑性形變，這會在金屬表面形成壓應力，在金屬表面產(chǎn)生均勻壓應力場覆蓋后，可有效提高金屬的抗疲勞和抗腐蝕能力，這就是噴丸強化的原理。

數(shù)控噴丸機參數(shù)：（具體可聯(lián)系咨詢，型號較多）

懸臂式數(shù)控噴丸機介紹：

懸臂式數(shù)控噴丸機使用多自由度機械臂（懸臂）搭載噴槍，使噴槍可以上下，左右，360度旋轉變位，在工件固定不動的情況下，通過數(shù)控系統(tǒng)，控制噴槍的噴丸位置和角度以及強度，完成對工件的噴丸處理，沒有死角，也省去大型和不便移動的工件的轉動，噴丸強度控制好，噴丸過程中可間歇性噴丸，非常方便，可以探入工件的內腔進行噴丸處理。

為什么需要曲軸、連桿強化機：

發(fā)動機曲軸、船用曲軸等，結構構建特具有殊性和復雜性，特別一些為滿足特定功能而設計的曲軸部件，其表面的形狀和角度復雜度很高，存在很多銳角區(qū)，以及內壁區(qū)域，而其強化覆蓋面和強度要求高，這種情況下，傳統(tǒng)的通用型拋丸機和噴丸機，在清理和強化過程中，由于噴射角度固定，零件的方位改動有固定遮蓋面或者隨機遮蓋面，難以達到理想效果，這種情況下需要設計一種專用曲軸拋丸強化機。

拋丸強化系統(tǒng)結構：

• 零件自動輸送設備—設計有專用載具，通過鏈條和步進機，驅動載具承載零件輸送到固定工位，或者倉庫，方便運輸，減少人工，節(jié)省時間
• 上下件取件機械手—這是一個多自由度的機械手機器人，設計有專門夾具，根據(jù)機器人控制系統(tǒng)配合安裝于輸送設備和拋丸設備上的傳感器，自動取件和下件
• 自動拋丸機系統(tǒng)—這是一個專用曲軸拋丸機，當曲軸或者連桿放置到拋丸機自由夾具上，夾具在拋丸機驅動系統(tǒng)下將零部件送入拋丸區(qū)域，拋丸器拋射彈丸，同時夾具自動轉動，使零部件所有面有均勻面向拋丸方向，完成全角度，均勻強度的拋丸清理和強化處理，不留死角。

輸送設備參數(shù)：

拋丸機參數(shù)：

機械臂參數(shù)：

專業(yè)轉臺式自動曲軸強化拋丸機、通過式曲軸拋丸強化機設計制造廠家，可以根據(jù)需要定制曲軸拋丸強化設備方案，設備生產(chǎn)效率，工程設計均可商議，歡迎咨詢了解，來廠參觀考察。