超聲波噴丸成形與校形技術

一、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(zhì)(鋼質(zhì)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(nèi)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(nèi)部力系重新達到平衡，并形成新的內(nèi)部應力分布。通過調(diào)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。

二、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)勢較明顯，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。