1預(yù)應(yīng)力噴丸成形技術(shù)
通常情況下,噴丸成形前的零件完全處于自由狀態(tài),噴丸成形所引起的零件變形量與噴丸強(qiáng)度、彈丸覆蓋率和零件厚度有關(guān)。影響噴丸強(qiáng)度的因素主要有與彈丸有關(guān)的參數(shù),包括彈丸材料、彈丸熱處理狀態(tài)和彈丸直徑,以及與噴丸設(shè)備有關(guān)的參數(shù),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(shí)間和受噴零件的材料性能。因此,針對(duì)一定的噴丸設(shè)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(shí),所獲得的變形量是定的,該變形量反映了相應(yīng)條件下的噴丸成形極限。
超臨界機(jī)翼是現(xiàn)代先進(jìn)飛機(jī)的一個(gè)重要特征,作為構(gòu)成機(jī)翼外形重要零部件之一的整體壁板在外形上具有復(fù)雜馬鞍形和扭轉(zhuǎn)的特點(diǎn),在內(nèi)型上具有整體加強(qiáng)凸臺(tái)、口框、孔及下陷等,整體帶筋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來(lái)越多。對(duì)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(xiàn)了預(yù)應(yīng)力噴丸成形技術(shù)。
如圖3所示為預(yù)應(yīng)力噴丸成形的原理圖,在對(duì)零件噴丸之前,通過(guò)特定的工裝夾具對(duì)零件施加一預(yù)定的載荷,從而使零件預(yù)先產(chǎn)生一定的彈性變形,然后再對(duì)受拉表面進(jìn)行噴丸成形。在相同噴丸強(qiáng)度和覆蓋率條件下,預(yù)應(yīng)力噴丸的成形極限是自由噴丸的2~3倍,同時(shí)預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力噴丸成形技術(shù)在超臨界機(jī)翼整體壁板的制造中已經(jīng)獲得應(yīng)用,如圖4所示為加拿大NMF公司采用預(yù)應(yīng)力噴丸技術(shù)為以色列 Galaxy飛機(jī)制造的機(jī)翼帶筋整體壁板。預(yù)應(yīng)力噴丸成形技術(shù)的應(yīng)用,避免了采用機(jī)械彎曲的方法成形該類零件所帶來(lái)的對(duì)疲勞壽命的不利影響。
當(dāng)然,要對(duì)零件施加預(yù)應(yīng)力需要設(shè)計(jì)制造專門的預(yù)應(yīng)力夾具,預(yù)應(yīng)力夾具設(shè)計(jì)時(shí)要確保簡(jiǎn)單、輕便、易于操作,并要與所采用的噴丸設(shè)備相協(xié)調(diào)。因此,進(jìn)一步研究簡(jiǎn)單易行的預(yù)應(yīng)力加載方式以及采用有限元法分析和精確確定所施加預(yù)應(yīng)力的大小,以確保零件在預(yù)應(yīng)力下完全處于彈性變形范圍內(nèi),將是預(yù)應(yīng)為噴形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
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