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噴丸成形技術(shù):小彈丸 大改變

發(fā)布時(shí)間:2014.05.20    點(diǎn)擊數(shù): 186881


 

         噴丸作為一種表面強(qiáng)化工藝,它的歷史可追溯到公元前2700年。據(jù)記載,當(dāng)時(shí)的鐵匠就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在冷態(tài)下經(jīng)過(guò)錘子錘打的金屬可以變得更加堅(jiān)硬。中世紀(jì)的歐洲人在使用馬拉轎車(chē)中發(fā)現(xiàn),同樣的板式彈簧,凡經(jīng)過(guò)表面吹沙處理的,使用壽命顯著提高。20世紀(jì)初,人們開(kāi)始使用金屬顆粒對(duì)彈簧和大型齒輪的齒根進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理。

 

        經(jīng)過(guò)20世紀(jì)40年代大批研究者的努力,大家對(duì)噴丸工藝的認(rèn)識(shí)提升到一個(gè)更高層次,從而推動(dòng)和擴(kuò)展了這項(xiàng)工藝的應(yīng)用范圍。洛克希德·馬丁公司的工程師Jim Boerger從噴丸強(qiáng)化Almen試片中得到啟發(fā),開(kāi)創(chuàng)了一種現(xiàn)代飛機(jī)制造中的先進(jìn)成形技術(shù)——噴丸成形技術(shù)。

 

        噴丸成形的基本原理是:利用高速?gòu)椡瑁ㄖ睆?~6mm)流撞擊金屬板材的表面,使受撞擊的表面及其下層金屬材料產(chǎn)生塑性變形而延伸,從而逐步使板材發(fā)生向受?chē)娒嫱蛊鸬碾p向彎曲變形(如圖所示)。

 

        噴丸成形按照不同的分類(lèi)方法有著不同的種類(lèi):按照噴丸區(qū)域不同,分為單面噴丸成形和雙面噴丸成形;按照彈丸獲得速度的驅(qū)動(dòng)方式,噴丸成形分為離心式噴丸成形、氣動(dòng)式噴丸成形和超聲噴丸成形;根據(jù)噴丸成形時(shí)是否在零件上預(yù)先施加外載荷,噴丸成形分為自由狀態(tài)噴丸成形和預(yù)應(yīng)力噴丸成形。

 

        噴丸成形工藝優(yōu)點(diǎn)十分顯著。首先,該工藝無(wú)需成形模具,工藝裝備簡(jiǎn)單,可節(jié)省大量的模具設(shè)計(jì)與制造時(shí)間,大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和成本,并能夠快速、靈活的應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)更改,特別適合于尺寸大、外形相對(duì)平緩的零件。其次,需成形零件的長(zhǎng)度不受設(shè)備大小限制(長(zhǎng)度可達(dá)35m以上),只要廠房場(chǎng)地允許,可以任意加長(zhǎng)機(jī)床導(dǎo)軌,適應(yīng)任意長(zhǎng)度的大型零件。再次,噴丸成形有助于延長(zhǎng)材料疲勞壽命和耐腐蝕性能。

 

        正是基于這些優(yōu)點(diǎn),噴丸成形技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域的整體壁板零件制造。美國(guó)首先在"星座號(hào)"飛機(jī)上運(yùn)用噴丸成形方法制造機(jī)翼整體壁板,從20世紀(jì)50年代中期開(kāi)始,噴丸成形技術(shù)成為民用軍用飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身等壁板類(lèi)零件的主要成形手段。進(jìn)入20世紀(jì)80年代,超臨界機(jī)翼成為飛機(jī)先進(jìn)性重要標(biāo)志,組成機(jī)翼的整體壁板出現(xiàn)了復(fù)雜馬鞍形和扭轉(zhuǎn)特點(diǎn),而且?guī)Ы罱Y(jié)構(gòu)明顯增多。對(duì)于此類(lèi)零件傳統(tǒng)噴丸成形很難滿(mǎn)足其所需變形量,為此預(yù)應(yīng)力噴丸成形技術(shù)得到重視。預(yù)應(yīng)力噴丸成形是一種在成形前借助預(yù)應(yīng)力夾具在板坯上施加彈性變形力,然后對(duì)其進(jìn)行噴丸的成形方法。在相同條件下,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(xiàn)方向的附加彎曲變形,該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)了噴丸成形技術(shù)的發(fā)展。

 

        隨著信息化時(shí)代的到來(lái),計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了噴丸成形技術(shù)的研發(fā),隨之出現(xiàn)了數(shù)字化噴丸成形技術(shù),開(kāi)創(chuàng)了噴丸成形技術(shù)的新紀(jì)元。數(shù)字化噴丸成形是以數(shù)字量形式描述零件及其噴丸成形全過(guò)程,并將各階段形成的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理起來(lái)的先進(jìn)成形技術(shù),比較成功的范例是德國(guó)KSA公司提出的自動(dòng)化噴丸成形技術(shù)。多年來(lái)KSA與空客建立合作關(guān)系,早期為空客制造A310機(jī)身壁板,在2001年實(shí)現(xiàn)對(duì)A380激光焊機(jī)身壁板的噴丸成形和校形,并與Baiker公司聯(lián)合為空客研制出當(dāng)時(shí)世界上噴丸室最大的數(shù)控噴丸成形設(shè)備。

 

        目前,噴丸成形工藝廣泛應(yīng)用于大中型客機(jī)(包括當(dāng)前正在運(yùn)營(yíng)的所有空客、波音客機(jī)系列飛機(jī))和運(yùn)輸機(jī)的機(jī)翼整體壁板的成形。因此,大型機(jī)翼整體壁板噴丸成形技術(shù)是大型飛機(jī)機(jī)翼制造的核心技術(shù)之一,該技術(shù)已經(jīng)被美國(guó)波音和金屬改進(jìn)公司及歐洲空客等少數(shù)幾家公司壟斷,并對(duì)其他國(guó)家實(shí)施技術(shù)封鎖。隨著大型飛機(jī)設(shè)計(jì)要求不斷提高,噴丸成形技術(shù)經(jīng)歷了整體壁板從單曲率到復(fù)雜雙曲率,從不帶筋到帶筋的應(yīng)用過(guò)程,成形構(gòu)件的外形和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度日趨加大,為噴丸成形技術(shù)帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

 

        展望未來(lái),噴丸成形技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下特點(diǎn):首先,噴丸對(duì)象及設(shè)備大型化,如大型復(fù)雜外型整體壁板、大型整體結(jié)構(gòu)等噴丸,它們需要大型噴丸設(shè)備及相應(yīng)噴丸技術(shù)。其次,噴丸壁板外型結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜化,即在現(xiàn)有可噴丸成形構(gòu)件外型、結(jié)構(gòu)和形狀的基礎(chǔ)上更加復(fù)雜,要求更大的噴丸變形量。再次,噴丸過(guò)程智能化,最大限度地把人力從繁雜的噴丸工藝過(guò)程中解放出來(lái)、提高噴丸質(zhì)量和效率,而現(xiàn)代科技發(fā)展與進(jìn)步使噴丸過(guò)程智能化的逐步實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。最后,新型噴丸加工方法的不斷涌現(xiàn),其中雙面噴丸成形技術(shù)、激光噴丸成形技術(shù)、超聲噴丸成形技術(shù)和高壓水噴丸成形技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用得到了廣泛的重視和關(guān)注。

 

        小小彈丸,改變的不僅僅是零件的形狀,還在改變著現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展。在航空航天制造快速進(jìn)步的今天,噴丸成形技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用前景光明,技術(shù)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)廣闊,在整體壁板制造中定將占領(lǐng)不可替代的位置。

        關(guān)于良時(shí)智能 About Liangshi InteRobot:
        上海良時(shí)智能科技股份有限公司(股票代碼:837430 厚積薄發(fā) 持續(xù)創(chuàng)新),為全球客戶(hù)提供智能制造和表面處理系統(tǒng)解決方案,從業(yè)30多年,是一個(gè)集研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、工程安裝、工程咨詢(xún)于一體的專(zhuān)業(yè)化制造及自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)集成公司,能為客戶(hù)解決:
        Shanghai Liangshi InteRobot Technology Corporation (Stock Code: 837430 Accumulate richly and break forth vastly; innovate continuously) provides surface treatment sandblasting system solution for global customers. By engaging in this industry for more than twenty years, we're a professional manufacturing and automatic intelligent control system corporation, which integrates researching, designing, manufacturing, project installation and project consulting. We can provide our customers with:
        1、化學(xué)表面處理噴拋丸、噴丸強(qiáng)化設(shè)備、熱噴涂和涂裝設(shè)備工藝系統(tǒng)解決方案和工藝裝備;
              We provide process system solution and process equipments of surface treatment sandblasting shot blasting, shot peening, enameling, thermal spraying, coating equipment.
        2、智能制造自動(dòng)化機(jī)器人應(yīng)用工藝系統(tǒng)解決方案和工藝裝備;
              We provide professional system solution and process equipments of automation and robot technology application.
        3、食品乳品、制藥、生物、制冷、石油化工、船舶制造、能源、造紙、紡織系統(tǒng)領(lǐng)域承壓系統(tǒng)集成整體解決方案;
              We provide professional integrated solution for pressure bearing system in fields of food dairy, biopharmaceutical, refrigerating, petrochemical, marine engineering, energy, paper-making, fabrics, etc.
        4、涂裝環(huán)保設(shè)備:VOC廢氣、廢水、粉塵處理和噪音治理系統(tǒng)工藝解決方案和工藝裝備。
              We provide environment protection blasting and painting equipment: process solution and equipment of VOCs waste gas, waste water, dust, noise treatment system.
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              Professionally provide the design and manufacture of pressure vessels: providing overall solutions for pressure system integration in the fields of food and dairy, biopharmaceutical, water treatment, refrigeration, petrochemical, shipbuilding and marine engineering, power and energy, paper and textile, non-ferrous metals and other fields.
        企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品如下 The leading products of our company are as follows:
        主營(yíng)業(yè)務(wù):智能制造和表面處理工程系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。
        Main business: design, research, production and sales of surface treatment engineering system integration.
        六類(lèi)主要產(chǎn)品:自動(dòng)化涂裝生產(chǎn)線(xiàn)、智能機(jī)器人噴涂系統(tǒng)、自動(dòng)化噴拋丸生產(chǎn)線(xiàn)、智能機(jī)器人噴拋丸強(qiáng)化系統(tǒng)、自動(dòng)化熱噴涂系統(tǒng)、涂裝節(jié)能環(huán)保設(shè)備。
        Six main product categories are: automatic painting production line, intelligent robot painting system, automatic shot/wheel blasting production line, intelligent robot shot peening system, automatic thermal spraying system, energy saving and environmental protection equipment for painting.
        產(chǎn)品主要應(yīng)用于:新材料、新能源、工程機(jī)械、汽車(chē)制造、集裝箱、船舶海洋工程、航空航天、港口橋梁、電子電氣、環(huán)保工程、印刷造紙機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、紡織機(jī)械等領(lǐng)域。
        The products are mainly applied in: new materials, new energy, engineering machinery, automobile manufacturing, containers, marine engineering, aeronautics and astronautics, port bridges, electronic and electrical, environmental protection engineering, printing and papermaking machinery, medical machinery, textile machinery and so on.
        公司生產(chǎn)的表面工程系統(tǒng)集成具備智能、自動(dòng)化的特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制,因而屬于自動(dòng)化裝備。根據(jù)《高端裝備制造業(yè)“十二五”規(guī)劃》中對(duì)高端裝備的定義“主要包括傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的高技術(shù)高附加值裝備”,公司產(chǎn)品屬于高端裝備,是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他行業(yè)提供技術(shù)裝備的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。
        The surface engineering system of our company integrates the characteristics of intelligence and automation, it can realize the automatic control of industrial production process, so it belongs to automatic equipment. According to the definition of premium-end equipment of 《The 125th programme of premium-end equipment manufacturing industry》, “it mainly includes the high technology and high value-added equipment required by traditional industrial transformation upgrading and the development of strategic new-emerging industries”. The company's products belong to the premium-end equipment, which is a strategic industry that provides technical equipment for the other industries of the national economy.
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