国内外航空喷丸技术与装备发展

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1、专稿FEATURE国内外航空喷丸技术与装备发展DevelopmentofShotPeeningTechnologyandEquipmentinAviationIndustry中航飞机股份有限公司西安飞机分公司 张 炜曹 亮 高国强 张万瑜西北工业大学陕西省数字化制造工程技术研究中心 王永军 孙宝龙近年来，国内外喷丸技术发展迅速，以激光喷丸、超声喷丸及高压水喷丸为代表的新方法、新技术相继出现，使得喷丸技术的应用领域和范围更加广泛，能够满足现代航空、航天等高精尖制造领域对喷丸技术的多样化需求。成形和喷丸强化两种工艺

2、方法（图丸技术的自动化程度和精度也取得1）。喷丸成形又以可分为单面喷丸了长足发展，在欧洲空间组织运载火和双面喷丸，另外按照喷丸成形前构箭阿丽亚娜5号（图2）以及空中客件是否引入弹性预加载荷可以分为车公司的A380的大型机身整体壁[1]自由状态喷丸和预应力喷丸。预板的成形技术方面上都应用了自动张炜应力喷丸是通过机械预应力夹具，使化喷丸技术，省去了繁琐的人工校形西飞公司喷丸厂厂长，长期从事喷丸技术研究，参与了国内多个重要工件处于单向预拉应力条件下，随后工作，在保证成形件质量和精度的同[2-3]型号关键技术攻关，解决

3、了制约我国在具有拉应力的表面进行喷丸，当预时，显著地提高了喷丸效率。先进飞机喷丸成形及强化的瓶颈技术应力被释放后，喷丸表面沿预应力方随着ARJ和C919相关型号的难题。向的压应力要大于与其正交的另一研制和应用，我国的喷丸技术研究已方向。经处于较高水平，攻克了多项喷丸关喷丸是利用高速弹丸流对金属近年来，随着计算机技术和数字键技术。构件表面进行撞击，使构件表面产生化技术的迅速发展，对喷丸技术的研塑形变形层并引入残余压应力，以提究和应用都起到了很大的推动作用，喷丸技术研究现状高零件的疲劳性能和改变零件的表使得喷丸技术

4、的应用范围更广，不仅喷丸技术可以追溯到19世面状态。喷丸技术是飞机机翼整体仅是飞机大型机翼整体壁板、火箭纪70年代，美国人BenjaminChew壁板成形以及飞机结构件强化的有大型整体结构舱体等大型整体件，其Tilghman发明了冷硬铸铁喷丸技术。效方法，并且在喷丸过程中不需要专他具有复杂外形结构的航空航天结早期的喷丸技术主要用于工件的表门模具。按照应用范围可分为喷丸构件也得到了很大的发展。另外，喷面清理和强化，使工件的表面层残留32航空制造技术·2013年第17期专稿FEATURE国内喷丸技术研究相对于发达弹

5、丸国家而言起步较晚，始于20世纪60弹丸年代末期，相关研究工作主要以北京航空制造工程研究所、几大主机厂和塑性变形层相关高校为主。多种型号的军民用塑性变形层中性轴飞机在机翼机身整体壁板成形方面都采用了喷丸成形技术。20世纪90（b）喷丸强化年代中期，中航工业和空客合作开展（a）自由喷丸成形空中快车100（AE100）项目研究，为解决AE100超临界机翼喷丸技术难题，国内开展了对超临界机翼整体壁板预应力喷丸成形一系列相关技σ3σ3+σ'3术研究，解决了国内预应力喷丸技术的诸多技术难题，填补了国内在超临界机翼整体壁板

6、预应力喷丸技术方σσσσ面的空白。21世纪初期，国内开展塑性变形层塑性变形层ARJ21飞机超临界机翼整体壁板预中性轴中性轴MM应力喷丸技术研究，该机机翼整体壁板无论是长度和厚度的尺寸，还是结预应力释放前弹坑处应力预应力释放后弹坑处应力构和外型的复杂程度，对当时国内喷（c）预应力喷丸丸技术而言，都是一个巨大的技术难图1喷丸原理题，相关参研单位不畏艰辛，打破国技术方面做了大量相关技外技术垄断和封锁，于2006年成功术研究，并处于国际领先实现了ARJ21超临界机翼整体壁板地位。喷丸技术在波音B的喷丸成形，使中国成为世

7、界上少数系列和空客A系列等大几个可以自主开展超临界机翼预应中型民用客机机翼整体壁力喷丸成形技术的国家。板成形方面都得到了成功国产大飞机大型机翼壁板由于应用。美国金属改进公司长度尺寸大，导致喷丸延展积累效应（MIC）将预应力喷丸成形大，延展问题非常突出，延展量最大技术成功应用到A380超达9.8mm。针对这一问题，西飞公司临界机翼下壁板的成形通过与西北工业大学联合，采用应力上，该壁板无论是在长度法有限元模拟（图４）、解析计算法及图2燃料箱整体壁板自动化喷丸成形上，还是在厚度上，都是目肋位线测量的方法，成功地进行了

8、整一定的压缩应力，起到提高工件抗前喷丸技术研究在机翼整体壁板成体壁板板坯延展量的修正。疲劳和腐蚀能力的作用。20世纪40形方面所遇到的最大挑战。加拿大另外，针对喷丸强化变形，西北年代初期美国洛克希德·马丁公司NMF公司通过先进喷丸技术与预应工业大学采用应力法有限元模拟了的JimBoerger首先提出喷丸成形技力和温成形技术相结合，成功地实现机翼缘条结构件喷丸强化变形（图术，使得喷丸技术