1預應力噴丸成形技術
通常情況下,噴丸成形前的零件完全處于自由狀態,噴丸成形所引起的零件變形量與噴丸強度、彈丸覆蓋率和零件厚度有關。影響噴丸強度的因素主要有與彈丸有關的參數,包括彈丸材料、彈丸熱處理狀態和彈丸直徑,以及與噴丸設備有關的參數,包括彈丸速度和噴射角度。影響彈丸覆蓋率的因素主要有噴丸時間和受噴零件的材料性能。因此,針對一定的噴丸設備和彈丸,采用最大覆蓋率噴丸成形特定材料和厚度的零件時,所獲得的變形量是定的,該變形量反映了相應條件下的噴丸成形極限。
超臨界機翼是現代先進飛機的一個重要特征,作為構成機翼外形重要零部件之一的整體壁板在外形上具有復雜馬鞍形和扭轉的特點,在內型上具有整體加強凸臺、口框、孔及下陷等,整體帶筋結構的應用也越來越多。對于這類零件,由于自由噴丸的成形極限較小,很難滿足零件外形所需的變形量,為此出現了預應力噴丸成形技術。
如圖3所示為預應力噴丸成形的原理圖,在對零件噴丸之前,通過特定的工裝夾具對零件施加一預定的載荷,從而使零件預先產生一定的彈性變形,然后再對受拉表面進行噴丸成形。在相同噴丸強度和覆蓋率條件下,預應力噴丸的成形極限是自由噴丸的2~3倍,同時預應力噴丸還可有效控制沿噴丸路線方向的附加彎曲變形。
目前,預應力噴丸成形技術在超臨界機翼整體壁板的制造中已經獲得應用,如圖4所示為加拿大NMF公司采用預應力噴丸技術為以色列 Galaxy飛機制造的機翼帶筋整體壁板。預應力噴丸成形技術的應用,避免了采用機械彎曲的方法成形該類零件所帶來的對疲勞壽命的不利影響。
當然,要對零件施加預應力需要設計制造專門的預應力夾具,預應力夾具設計時要確保簡單、輕便、易于操作,并要與所采用的噴丸設備相協調。因此,進一步研究簡單易行的預應力加載方式以及采用有限元法分析和精確確定所施加預應力的大小,以確保零件在預應力下完全處于彈性變形范圍內,將是預應為噴形技術的發展趨勢。
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