喷丸成形
喷丸成型
原理：利用高速弹丸流撞击金属板材的表面,使受撞击的表面及其下层金属材料产生塑性变形而延伸(如图1所示),从而逐步使板材发生向受喷面凸起的弯曲变形而达到所需外形的一种成形方法。
分类：
按照驱动弹丸运动的方式，喷丸成形分为叶轮式喷丸成形和气动式喷丸成形。（两者没有本质区别）
按照喷打方式，喷丸成形分为单面喷丸成形和双面喷丸成形。（双面喷丸成形主要用于复杂型面构件的成形）
根据喷丸成形时构件是否承受弹性外力，喷丸成形分为自由状态喷丸成形和预应力喷丸成形。（预应力喷丸成形可以获得更大的喷丸变形量和更复杂的构件外型）
喷丸成形所引起的零件变形量与喷丸强度、弹丸覆盖率和零件厚度有关。
影响喷丸强度的因素主要有与弹丸有关的参数，包括弹丸材料、弹丸热处理状态和弹丸直径，以及与喷丸设备有关的参数，包括弹丸速度和喷射角度。
影响弹丸覆盖率的因素主要有喷丸时间和受喷零件的材料性能。
喷丸成形的优点
成本低——无需成形模具、生产准备周期短、场地占用少、零件尺寸不受设备喷丸室大小限制等；
品质高——具有疲延长制件疲劳寿命、提高制件抗耐腐蚀性能的潜质。
既可以成形单曲率零件，也可以成形复杂双曲率零件。
喷丸成形的局限性
球面变形趋势
变形有限
限制条件苛刻
影响因素繁多
喷丸成形的发展
国外：自20世纪40年代初期,美国Lockheed航空公司的工程师JimBoerger从喷丸强化Almen 试片产生变形这一特点受到启发,从而开创了这一对现代飞机制造产生重大影响的先进成形技术。。伴随机床控制技术的进步，喷丸设备由过去的机械控制喷丸机发展到后来的数控喷丸机。此外，通过竞争兼并，已经形成高度垄断、大型、专业化、喷丸工艺及设备兼营的跨国集团公司喷丸成形设备供应商，如美国金属改进公司等。随着大型运输机机翼设计技术的发展，喷丸成形技术经历了带纵筋机翼整体壁板蒙皮类零件到不带筋条机翼整体厚蒙皮类零件和带曲筋机翼整体壁板类零件的喷丸成形等发展阶段。在成功应用于Constellation(星座号)飞机壁板零件的生产之后，喷丸成形技术便被广泛应EM120,A10,A6,EA6,S3A,P3,C5,C130,C141,F15,F5E,B1等军用飞机及A310-A340、707-777、
REGIONALJET 、DASH 7、DASH 8、L1011、MD11、MD80、MD90、MD95、DC10、ATR72、Do.228、Do.328等民用飞机以及运载火箭ARIANE-4,5和ATLASII 上的整体壁板零件制造中。波音系列客机和空客系列客机的金属机翼整体壁板喷丸成形是喷丸成形技术成功应用的典型代表。 如图所示，A380 飞机超临界外翼下翼面整体壁板长度30 余m 、厚度30 余mm ，是迄今采用喷丸成形技术所获得的长度最长、厚度最大的构件，代表了国际喷丸成形工艺技术的最新成果。
国内：我国开展喷丸成形技术研发已近40 年，历经机械控制喷丸和数控喷丸等发展阶段，20 世纪90 年代以来迈入数控喷丸成形时代，先后数控喷丸成形成功第三代飞机等机翼整体壁板，以研制成功ARJ21 飞机超临界外翼下翼面整体壁板为标志，国内首次实现真正意义上的喷丸成形。
喷丸成形新技术
预应力喷丸成形：
在对零件喷丸之前,通过特定的工装夹具对零件施加一预定的载荷,从而使零件预先产生一定的弹性变形,然后再对受拉表面进行喷丸成形。在相同喷丸强度和覆盖率条件下,
预ARJ21飞机机翼下中壁板零件
应力喷丸的成形极限是自由喷丸的2～3倍,同时预应力喷丸还可有效控制沿喷丸路线方向的附加弯曲变形。
预应力喷丸成形原理图
预应力喷丸成形具有的显著作用：
（1）在一定程度上改变喷丸球面变形趋势、控制喷丸变形主要方向
（2）提高构件喷丸工艺性
（3）增加构件喷丸变形量和外型复杂程度
预应力喷丸成形的应用
预应力喷丸成形技术在超临界机翼整体壁板的制造中已经获得应用，如上面所说的A380飞机超临界外翼下翼面整体壁板以及下图所示的加拿大NMF公司采用预应力喷丸技术为以色列Galaxy飞机制造的机翼带筋整体壁板。
数字化喷丸成形技术
利用数字化技术对零件进行数字化工艺几何信息分析,对喷丸成形工艺参数进行选择和优化,对喷丸成形过程进行模拟和控制,对成形零件的外形进行数字化检测,对零件的喷丸成形工艺文件和程序进行数字化管理等,从而实现以数字量的形式描述零件及其喷丸成形全过程,并将各阶段形成的数据统一管理起来的先进成形技术。
主要问题：
要对零件施加预应力需要设计制造专门的预应力夹具, 预应力夹具设计时要确保简单、轻便、易于操作, 并要与所采用的喷丸设备相协调。
发展趋势:
研究简单易行的预应力加载方式
采用有限元法分析和精确确定所施加预应力的大小,以确保零件在预应力下完全处于弹性变形范围内
数字化喷丸技术的优点：
具有准备周期短
无需模具
加工件长度尺寸不受设备规格的限制（长度可达35m以上）
工艺过程稳定及再现性好
加工件抗疲劳寿命长和抗应力腐蚀性能强
数字化喷丸技术的应用
德国KSA公司采用自动化喷丸成形技术成功地进行了Ariane5型火箭燃料箱整体壁板的制造。
KSA与Baiker为Airbus公司联合研制的数控喷丸设备
数字化喷丸技术的发展
1、曾元松提出了同时喷射7 个弹丸的均布模型
2、Jochen Schwarzer 等提出了19 个弹丸的均匀碰撞模型
3、S.A.Meguid 等提出了4 弹丸的对称碰撞模型
4、近年来, 随着计算机硬件技术水平的提高, 已经能够模拟多达上千个弹丸的撞击过程, 并可获得小尺寸试件的宏观变形情况。
主要问题：
1、硬件方面:需要具备可编程控制的多坐标数控喷丸设备
2、软件方面:需要具备喷丸成形工艺数据库技术、模拟分析技术、数字化测量技术、虚拟可视化技术、以及丰富的实际经验以便快速制定出合理正确的工艺路线等。设备制造商需要与对材料及成形工艺有着专门研究的公司共同合作，才能确保整个喷丸成形项目的顺利完成。
双面喷丸成形技术
采用不同尺寸的弹丸以不同的速度同时喷射到零件的上、下两个表面,从而提高喷丸成形能力和成形效率。采用该方法能达到的曲率半径可以小至1000mm。双面喷丸成形技术对喷丸设备的要求较高,不仅要具备同时喷射不同尺寸弹丸的功能,而且两种尺寸弹丸的速度和流量均要很好的匹配和控制,才能达到预期的结果。
双面喷丸成形的优点
双面对喷成形与单面喷丸成形相比，成形效率高，零件外形光顺，更适合单曲率薄板零件的成形。
由于双面对喷成形提高了薄板厚度方向的抵抗失稳能力，对开展薄板喷丸成形的数值模拟有重要意义。
高压水喷丸成形技术
利用在水中的高压水射流所产生的气穴效应打击金属零件表面,使表层材料产生塑性变形,并形成残余压应力层的一种新技术。其基本原理如图所示,最初的气穴(核)产生于高速区,并随着速度的降低而逐渐变大形成气泡,这种气泡撞击到金属表面时发生破裂所产生的冲击波使表层金属发生塑性变形,从而达到强化或成形零件的目的。
高压水射流喷丸强化技术与传统的喷丸强化技术相比具有以下优点：
1、对结构复杂的（如有凹槽结构的）零构件表面的喷丸强化很容易实施，且不留死角，这是热喷丸强化所不能及的
2、通过先前的实验验证可知被加工表面的粗糙度值Ra增加很小，有利于应力集中现象的减少，提高了喷丸强化的效果
3、喷丸强化效果比较好，其喷丸强度高，喷丸覆盖率可达100%,另外高于水射流喷丸强化技术还可实现多表面同时加工。喷丸效率比传统法高很多，加工成本却低很多。
4、高压水射流喷丸技术的加工操作简单方便，对加工对象要求不高，易于今后该技术的数控化和自动化操作的实现。
5、与以前的喷丸加工技术相比，由于工作介质主要是水，来源丰富，对环境无污染，且操作过程中无尘、无毒、无味。是真正的高效、节能、安全、卫生的喷丸技术；是真正体现“以人为本”政策的加工技术；是真正实现了绿色环保要求的喷丸强化技术。
应用
高压水射流的一个作用是破碎，可用其在材料上开槽，近十年发展到机械辅助剥除大量材料。破碎功能也应用于机场跑道除胶、桥梁维修、煤层开采、辅助掘进、公路破坏、大坝浇注冲毛等等。目前，几乎在所有情况下，设备的研究己经集中在设计好的喷嘴，以及可靠的旋转喷头和旋转接头(它们可大大提高水射流束在物件表面上的移动速度）。
发展建议
(l)进一步加深高压水强化机理的分析，深入研究微射流和冲击波现象的冲击能力和特点，以求更好的控制强化效果;
(2)进一步拓宽高压水射流参数进行试验，加深对冲蚀性能影响规律的研究;
(3)进一步改进喷嘴结构，提高设备功率，从而提高高压水强化工艺的效率;
(4)尽管以纯水作为工作介质的高压水强化工艺不会对环境带来污染破坏，但工作过程中的噪音较大，因此要注意降噪。
微粒冲击技术
微粒冲击技术是由日本研究人员最先提出的，其基本原理如下：首先用直径为几十微米、硬度高于工件的微粒以近音速（150~200m/s）冲击工件表面，并使微粒镶嵌于工件中形成复合表面，然后换用具有固体润滑特性的微粒或Ag、Sn和MoS2等软质金属微粒对工件表面实施二次冲击，最终在硬质微粒复合面的基础上生成镀膜层，该镀膜层的厚度通常能够达到数个微米。
优点
工件表面粗糙度值较低。
缺点
硬化层的深度较浅
激光喷丸成形技术
采用高频、高功率、短脉冲激光束冲击放于层流水中的表面涂有半透明烧蚀材料的工件表面, 激光脉冲穿过层流水而被烧蚀层吸收, 并在层流水上产生等离子云, 在10ns～100ns 内等离子快速膨胀在工件表面上产生1GPa ～10GPa 的压力,并形成平面激波, 从而使工件表层产生塑性变形。
激光喷丸成形的主要特点及优点
工艺装备简单，无需成形模具，只需简单的夹具。准备周期短，固定投资少。
加工的柔性大，既可成形单曲率外形如球面，又可成形双曲率外形，如机翼上下气动弯折区或非直母线区，而且零件长度不受喷丸成形方法的限制，如需蒙皮的战斗机机翼的长度达几十米。
克服了利用冲压模具使板料变形产生有害拉应力的缺点，产生的残余压应力可对板料起到强化作用，提高了零件抗疲劳、抗腐蚀、抗变形的性能。
激光参数和喷丸的路径精确可控，激光参数具有连续性，重复性，板料内部的残余应力可以通过增加喷丸的次数叠加，因此成形精确。
可对变厚度的板料进行成形，而且成形的零件表面光洁、工艺可靠。
应用前景
大型飞机中厚板的大曲率成形在不降低其力学性能的前提下，采用机械喷丸方法是很难成形的。由于激光喷丸技术能产生超过1mm深的残余压缩压力层，使得中厚板的成形容易实现，并能有效保证零件的使用性能。由于能进行大型板件的精密成形，因而能减少焊接件和连接件的数量，从而能实现飞机零部件等的轻量化设计，承载更多的燃料等有效载荷，因而将对航空制造业产生重大影响。
导弹、火箭及核反应堆中核反应金属罐容器等零部件的成形加工，由于这些零部件的特殊应用场合，除了要有精确的外形外，其表面要求很高的机械力学性能和质量，由于加工通路难于到达，有些成形表面的处理用传统加工方法十分困难，而激光喷丸由于光路导向容易实现，且能实现成形与强化复合加工，减少了零件的加工工序，因而在国防产品的加工中具有潜在的优势。
船舶外板成形目前主要用水火弯曲成形工艺，凭经验和样板在变形过程中经常检查和修正，生产效率低，曲板成形质量差，影响船舶的装配质量和使用寿命。激光喷丸成形由于能实现大型中厚板材的精确成形，且在成形表层产生高硬度和很高幅度的残余压应力，有效提高船舶的装配质量和使用寿命，同时能大大缩短产品的研制周期，产生巨大的经济效益和社会效益。
发展建议
结合目前激光喷丸成形研究的现状，认为该技术要进入大规模的工程应用，尚需在以下几个方面进行深入的研究:
(l)深入研究在激光冲击波压力作用下金属板料的动态响应和塑性变形机理，以及冲击波诱导残余应力的生成机理和分布特点。建立多参数关联的残余应力理论模型，从而能在一定的激光参数下实现残余应力场的正确预测，这是优化工艺参数，实现残余应力场有效控制的前提和基础。
(2)在大量实验和数值模拟的基础上，建立典型材料的激光工艺参数一残余应力场一板料变形量这三者之间的数据库，从而为实现激光喷丸柔性成形中参数的合理选取，编制板料变形控制软件提供可靠的依据。
(3)深入研究三维零件的激光喷丸成形工艺。对于一些复杂形状的三维零件，可开展预应力激光喷丸成形技术。预应力喷丸成形与自由状态喷丸成形相比，可使板料容易发生弯曲变形，同时能增加板料的成形曲率。如先采用CO:激光器按照一定的轨迹对板料进行激光热应力扫描，使板料内部产生一定的预应力，然后再利用高功率脉冲激光器对板料进行连续的激光喷丸，使板料最终达到理想的形状。目前课题组已开始对激光预应力复合成形技术进行了研究，从而能使激光喷丸成形具有更大的通用性和实用价值。
超声波喷丸成形
超声波使弹丸产生机械振动,从而驱动弹丸对工件进行喷丸处理的工艺。
超声喷丸采用的介质
钢丸
端头具有不同曲率半径的喷针
超声喷丸技术的优点主要体现在以下几个方面：
1、超声喷丸产生的残余压应力值要优于传统喷丸；
2、超声喷丸成形工件表面粗糙度好；
3、超声喷丸设备体积小；
4、工作现场无环境污染；
5、丸粒用量少，可多次循环利用，工艺参数少，容易控制
法国SONATS公司于1996年开始此项技术的研究,目前已开发出一套超声喷丸技术(STRESSONIC%)及其相应的超声波喷丸设备,并大量应用于航空航天、造船及汽车行业等,下图是空客公司采用超声喷丸对焊接机身整体壁板进行喷丸校形。
采用超声喷丸技术对焊接机身整体壁板进行校形下图为便携式超声喷丸设备
喷丸成形的发展趋势
1）喷丸成形对象及设备大型化，如大型复杂外型整体壁板、大型整体结构等喷丸成形，它们需要大型喷丸成形设备及相应喷丸成形技术。
（2）喷丸外型结构日益复杂化，即在现有可喷丸成形构件外型、结构和形状的基础上更加复杂，要求更大的喷丸变形量。
（3）喷丸成形过程智能化，最大限度地把人力从繁杂的喷丸成形工艺过程中解放出来，提高喷丸成形质量和效率，而现代科技发展与进步使喷丸成形过程智能化的逐步实现成为可能。（4）喷丸成形手段日趋多样化，如激光冲击成形等已经出现，相信今后一定会涌现出其他喷丸成形新方法，满足对喷丸成形多样化的需求。
激光喷丸
1.1激光热应力成形激光热应力成形是日本学者Ｙ．Ｎａｍｂａ在１９８５年研究材料温度分布和热变形时提出的一种激光成形工艺，其基本成形原理如图１．５所示，激光束扫描金属薄板时，被照射区域瞬间被加热至高温状态，从而在加热区的板厚方向上形成了对空间和时间梯度都很大的不均匀温度场，加上周围冷态材料的约束，使得该温度场所诱发的热应力超过了随温度变化的屈服极限，从而使板料产生了热塑性变形。通过调整激光加工参数和选择合适的扫描轨迹就能够成形任意的弯曲件和锥形件等三维曲面零件，因而激光热应力成形实现了无模成形。 最近二十年里，激光热应力成形技术的研究工作取得的巨大的进步。波兰科学院技术研究所的Ｈ.Ｆｒａｃｋｉｅｗｉｃｚ，自１９８８年起，利用激光热应力成形已先后制造出了筒形件、球形件、波纹管等，其研究成果已在美国，日本，欧共体申请了技术专利。德国学者Ｍ.Ｇｅｉｇｅｒ等将激光热应力成形与其它加工工序复合应用于汽车制造业，进行了汽车覆盖件的柔性校平和其他成形件的成形。美国学者ＹＬａｗｒｅｎｃｅＹａｏ等对板料的三维激光弯曲成形方法进行了有益的研究，首先根据待成形形状利用有限元模拟计算出所需的应变场，然后根据平面应变、弯曲应变和温度梯度机理之间的关系得到激光扫描路径，从而能够制造出复杂的三维形状，如图１.６所示。国内对激光热应力成形的研究起步较晚，在９０年代后，燕山大学、西北工业大学、山东大学等单位的学者相继开始从事激光热应力成形技术的研究，并取得了一定的成果。 激光热应力成形技术是一种先进的柔性塑性加工方法，与常规成形技术相比，激光热应力成形具有一些独特的优势：无需任何形式的外力；不受模具限制；可成形在常温下难于成形的脆性材料。但激光热应力成形技术中还存在一些问题有待于进一步深入的研究：影响激光成形的因数较多；成形件表面质量较差，成形后有害的残余拉应力影响产品的使用性能等。 １．２激光冲击成形 激光冲击成形是江苏大学张永康，周建忠等人在激光冲击强化的研究基础上提出的一种新的板料成形方法。其基本成形原理如图１．７所示，当高能短脉冲激光束穿过透明约束
金属表面处理—喷丸 抛丸 喷砂
一、喷丸 喷丸使用高压风机或压缩空气作动力，将0.2～2.5mm直径的弹丸喷射出去，冲击金属表面。广泛应用于金属表面的消光、去氧化皮；提高零件机械强度、抗疲劳性、耐磨性和耐腐蚀性；消除铸、锻、焊件的残余应力等。 1、表面清理功能 用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显，动力消耗大。一般喷丸用来消除厚度不小于2～6mm的或不要求保持准确尺寸及轮廓的中型、大型金属制品以及铸、锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜，是表面涂（镀）覆前段一种清理方法。 原理：当钢丸打击到工件表面（无论是喷丸或抛丸）使金属基材发生变形，由于Fe3O4和Fe2O3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对有油污的工件，喷丸无法彻底清除油污。 2、喷丸强化功能 原理：当钢丸撞击金属零件表面上，宛如一个微型棒锤敲打表面，捶出小压痕或凹陷。为了形成凹陷，金属表层必定会产生拉伸。表层下，压缩的晶粒试图将表面恢复到原来形状，从而产生一个高度压缩力作用下的半球。无数凹陷重叠形成均匀的残余应力层。最终，零件在压应力层保护下，极大程度地改善了抗疲劳强度。 如：将高速弹丸喷射到弹簧表面，使弹簧表层发生塑性变形，形成一定而形成一定厚度的强化层，强化层内形成较高的残余应力，由于弹簧表面压应力的存在，当弹簧承受载荷时可以抵消一部分抗应力，从而提高弹簧的疲劳强度。
喷丸强化分为一般喷丸和应力喷丸。一般处理时，钢板在自由状态下，用高速钢丸打击钢板的表面，使其表面产生预压应力，以减少工作中钢板表面的拉应力。应力喷丸是将钢板在一定的作用力下预先弯曲，然后进行喷丸处理。 3、喷丸使用的丸的种类：铸钢丸、铸铁丸、玻璃丸 铸钢丸，硬度一般为40～50HRC，加工硬金属时，可把硬度提高到57～62HRC。铸钢丸的韧性较好，使用广泛，其使用寿命为铸铁丸的几倍。 喷丸粒度一般在0.8～1.2mm为宜，喷丸强度要求越高，粒度相对加大。 4、表面清洁质量 ⑴、Sa1—手工刷除清理级（或清扫级） Sa1级处理的技术标准：工件表面应不可见油污、油脂、残留氧化皮、锈斑和残留油漆等污物；处理后表面上出现大量分别均匀的金属斑点。 ⑵、Sa2—商品清理级（或工业级） Sa2级处理的技术标准：工件表面应不可见油腻、污垢、氧化皮、锈皮、油漆、氧化物、腐蚀物和其它外来物质（疵点除外），但疵点限定为不超过每平米表面的33%，可包括：轻微阴影；少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色；氧化皮及油漆疵点。如果工件原表面有凹痕，则轻微的锈蚀和油漆还会残留在凹痕底部。 ⑶、Sa2.5—近白清理级（或出白级） Sa2.5级是工业上普遍使用的并可以作为验收技术要求及标准的级别。
SLA激光快速成型原理
SLA工艺也称光造型或立体光刻，是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下，能在液态表面上扫描，扫描的轨迹及光线的有无均有计算机控制，光点打到的地方，液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。SLA方法是目前快速成型技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。SLA工艺成型的零件精度较高，加工精度一般可达到0.1mm，原材料利用率近100%。 成型技术特点 快速成型技术具有一下几个重要特征：1）可以制造任意复杂的三维几何实体。由于采用离散/堆积成型的原理，它将一个十分复杂的三维制造过程简化为二维过程的叠加，可实现对任意复杂形状零件的加工。越是复杂的零件越能显示出RP技术的优越性。此外，RP技术特别适合复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造的零件。2）快速性。通过对一个CAD模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息。从几个小时到几十个小时就可制造出零件，具有快速制造的突出特点。3）高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可完成复杂的制造过程，快速制造工模型、原型或零件。4）快速成型技术实现了机械工程学科多年来追求的两大先进目标，即材料的提取（气、液、固相）过程与制造过程一体化和设计（CAD）与制造(CAM)一体化。5）与反求工程（Reverse Engineering）、CAD技术、网络技术、虚拟现实等相结合，成为产品快速开发的有力工具。 流程示意 快速成型的工艺过程具体如下： 1）产品的三维模型的构建。由于RP系统是由三维CAD模型直接驱动，因此首先要构建所加工工件的三维CAD模型。该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如Pro/E，I-DEAS, Solid Works，UG等）直接构建，也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型。 2）SLA激光快速成型 SLA工艺也称光造型或立体光刻，是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下，能在液态表面上扫描，扫描的轨迹及光线的有无均有计算机控制，光点打到的地方，液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。 3）成型零件的后处理。 从成型系统里取出成型件，进行打磨、抛光、涂挂，或放在高温炉中进行后烧结，进一部提高其强度。 材料性能
喷丸综述
喷丸综述 铝合金做为一种在工业中广泛使用的金属材料，以其优良的力学强度和相对较低的密度，在航空工业中也有广泛的应用。 在使用过程中，随着使用时间的延长材料的性能总会发生变化，从而影响其使用寿命。最主要的的失效形式为材料的断裂，引起材料发生断裂的原因主要是在使用过程中受到载荷的循环作用，使其抗疲劳性能降低，从而在高的循环载荷作用下使材料发生断裂。 材料处理不当或者材料表面完整性不好，表面凸凹不平，都会导致材料在使用过程中容易发生失效。 表面完整性是指表面形貌、表面粗糙度、表面硬度、残余应力、表面显微组织结构等内在表面状态的完好程度。金属材料表面改性的主要目的是通过改善表面完整性来提高材料抗疲劳、抗应力腐蚀以及磨损的能力。当前提高材料表面完整性的方法主要有物理方法、化学方法、机械方法等。物理方法主要是采用表面淬火的方式，化学方法主要是采用渗碳或者渗氮的方式，机械方法主要有挤压、滚压、抛光、喷丸、干涉配合等方式。 与其他表面强化技术相比，喷丸表面强化技术具有强化效果显著、适用面广、耗能低、实施方便等优点，目前在航空航天、国防工业、汽车、船舶、石油化工和农业部门等重要领域得到了广泛应用。 喷丸表面强化技术就是大量高速弹丸（多为球体）重复撞击工 件表面，并在其表层受弹丸撞击及附近区域形成弹塑性变形区，如图
1所示。研究认为，表面强化层的存在不仅提高了结构件表面的硬度和耐磨性，更重要的是在结构件表层形成了残余压应力层，该残余压应力层可有效降低结构件服役过程中的有效工作应力（如图2所示），使得裂纹源萌生于结构件次表面，并减缓裂纹扩展速率，从而显著地提高结构件的抗疲劳性能。 图1 喷丸表面强化技术
喷丸处理的原理和作用
喷丸处理的原理和作用.txt19“明”可理解成两个月亮坐在天空，相互关怀，相互照亮，缺一不可，那源源不断的光芒是连接彼此的纽带和桥梁！人间的长旅充满了多少凄冷孤苦，没有朋友的人是生活的黑暗中的人，没有朋友的人是真正的孤儿。 喷丸处理的原理和作用 抛丸是利用高速旋转的叶轮把小钢丸或者小铁丸抛掷出去高速撞击零件表面，故可以除去零件表面的氧化层。同时钢丸或铁丸高速撞击零件表面，造成零件表面的晶格扭曲变形，使表面硬度增高，是对零件表面进行清理的一种方法，抛丸常用来铸件表面的清理或者对零件表面进行强化处理。 一般抛丸用于规则形状等，几个抛头上下左右一起，效率高，污染小。 修、造船业，抛丸、喷砂是普遍使用的。但是无论是抛丸还是喷砂，都是使用压缩空气的形式。当然并不是抛丸就非用高速旋转的叶轮不可。在修、造船业一般来说，抛丸（小钢丸）多用在钢板预处理（涂装前除锈）；喷砂（修、造船业用的是矿砂）多用在成型的船舶或者分段，作用是把钢板上的旧油漆和锈除掉，重新涂装。在修、造船业，抛丸、喷砂的主要作用是增加钢板涂装油漆的附着力。 其实铸造件清理不只是用抛丸，对于大件一般先进行滚筒清砂，就是把铸造件的冒口切除后放在滚筒内滚，由零件在滚筒内互相碰撞，把表面的砂大部分先清掉再进行抛丸或喷丸的。抛丸丸子大小是1.5mm。 研究表明，就破坏而言，金属材料表面存在拉应力时比压应力要容易的多，表面呈压应力时，材料的疲劳寿命大大提高，因此，对于轴类等容易疲劳断裂的部件通常采用喷丸形成表面压应力，提高产品寿命，此外，金属金属材料对拉伸很敏感，这就是材料的拉伸强度比压缩强度低的多的原因，这也是金属材料一般用拉伸强度（屈服，抗拉）表示材料性能的原因。 我们日常乘坐的汽车的钢板的工作面就是用喷丸来强化的，可以显著的提高材料的抗疲劳强度。 抛丸是用电机带动叶轮体旋转,靠离心力的作用,将直径在0.2~3.0的丸子(有铸丸\切丸\不锈钢丸等)抛向工件的表面,使工件的表面达到一定的粗造度,使工件变的美观,或着改变工件的焊接拉应力为压应力,提高工件的使用寿命.几乎用于机械的大多数领域,修造船\汽车零部件\飞机部件\枪炮坦克表面\桥梁\钢结构\玻璃\钢板\管道\等等.喷砂(丸)是用压缩空气作为动力将直径在40~120目的砂或0.1~2.0左右的丸喷向工件的表面,使工件达到同样的效果.丸粒的大小不同,达到的处理效果就不一样.重点提出:喷丸同样能起到强化的作用.现在国内的设备走进了一个误区,认为只有抛丸才能达到强化的目的.美国\日本的企业用于强化的是抛喷丸并用的!各有各的优势.比如象齿轮这样的工件,抛丸的出丸角度无法改变,只能用变频改变初速度.但它处理的量大,速度快,而喷丸则正好于之相反,抛丸的效果就没有喷丸的效果好 喷砂是利用压缩空气把石英砂高速吹出去对零件表面进行清理的一种方法。工厂里也叫吹砂，不仅去锈，还可以顺带除油，对涂装来说非常有用。常用于零件表面除锈；对零件表面修饰（市场卖的小型的湿式喷砂机就是这个用途，砂粒通常是刚玉，介质是水）；在钢结构中，应用高强螺栓进行联接是一种比较先进的方法，由于高强联接是利用结合面之间的摩擦来传力的，所以对结合表面的质量要求很高，这时必须用喷砂对结合表面进行处理。 喷沙用于形状复杂，易于用手工除锈，效率不高，现场环境不好，除锈不均匀。 一般的喷砂机都有各种规格的喷砂枪，只要不是特别小的箱体，都可以把枪放进去打干净。压力容器的配套产品—封头采用喷砂方式清除工件表面的氧化皮，石英砂的直径为1.5mm～3.5mm. 有一种加工就是利用水作载体，带动金刚砂来加工零件的，就是一种喷砂。
激光毛化原理及特点123讲解
目录 1 前言 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 冷轧薄板用途一般冷轧薄板和毛化板的区别 (2) 2 激光毛化原理 (4) 2.1 激光产生原理 (4) 2.2 激光毛化原理 (7) 2.2.1 激光毛化轧辊 (7) 2.2.2 钢板的毛化 (9) 2.3激光毛化的分类 (10) 2.3.1 CO2激光毛化系统 (10) 2.3.2 YAG激光毛化系统 (11) 2.4 激光毛化的主要特点 (12) 2.5 不同毛化方法的比较 (13) 3 瑞通千里激光设备有限公司生产的YAG激光毛化设备 (15) 3.1 LT S-YAG型激光毛化系统主要组成部分 (15) 3.2 主要技术参数 (15) 3.3 装备主要型号 (16)
3.4 生产工艺 (16) 3.5 应用范围 (16) 3.6 LTS-YAG激光毛化装备的主要特点 (16) 3.7 市场前景 (17) 激光毛化原理与特点 一前言 1.1 概述 随着国民经济的快速发展，各行各业对金属板带箔的质量要求越来越高，用户希望毛化板能够达到国外新产品的品质。据权威部门统计：2006年，我国共产钢材44685万吨，与上年同期相比，净增9172万吨，增幅达24.45%。其中2006年，我国共产冷轧薄板3706万吨。跟上年同期相比，净增1024万吨，增幅达39.11％。即冷轧薄板的增幅比钢材增幅高14.66%。2006年，我国冷轧薄板进口70.24万吨，跟上年同期相比，锐减56.92万吨，减幅为48 .79%。同样，2006年，我国出口冷轧薄板46.35万吨，跟上年同期相比，猛增29.38万吨，增幅为173.2%。表明我国冷轧薄板产品饱和的端倪开始出现，下一轮冷轧薄板的市场竞争将白热化。
快速成型技术激光快速成型机软件的操作
第3章激光快速成型机软件的操作 3.1概述 快速成型制作流程如图3-1所示，在利用快速成型机制做原型以前，必须先将用户所需的零件设计出CAD 模型，再将CAD 模型转换成快速成型机能够使用的数据格式，最终通过控制软件控制设备的加工运行。设计可以利用现在广泛应用在设计领域的三维CAD 设计软件，如Pro/E 、UG 、CATIA 、SolidWorks 、SolidEdge 、Inventor 、CAXA 、AutoCAD 等生成，在此不再叙述。如果已有设计好的油泥模型或有零件需要仿制，可以通过反求工程扫描完成CAD 模型（见反求章节）。 图3-1快速成型的制作流程图 快速成型机可直接根据用户提供的STL 文件进行制造。用户可使用能输出STL 文件的CAD 设计系统（如Pro/E 、UG 、CATIA 、SolidWorks 、Ideas 等）进行CAD 三维实体造型，其输出的STL 面片文件可作为快速成型机软件的输入文件。从上面流程图可见，数据处理软件接受STL 文件后，进行零件制作大小、方向的确定，对STL 文件分层、支撑设计、生成SPS 系列激光快速成型机的加工数据文件，激光快速成型机控制软件根据此文件进行加工制作。本章主要讲从以有三维CAD 开始介绍如何将其转换为快速成型机能够使用的数据格式并详细的说明激光快速成型机的控制软件的造作。介绍RPdata10.0数据处理软件、由数据处理软件实现用户设计目标 CAD 三维实体造 导出STL 格式数据 加载STL 格式数据 确定造型方向或制作布局 自动生成支撑 自动分层处理 SLC/HDI 格式数据输出 选择成型机型号 对应成型机数据加载、制作 RP 原型
金属箔材无模激光多点冲击成形工艺研究
第42卷 第6期2018年11月 激 光 技 术 LASER TECHNOLOGY Vol.42， No.6 November ，2018 文章编号：1001-3806（ 2018）06-0758-06金属箔材无模激光多点冲击成形工艺研究 张 凯1 ，叶云霞1，2* ，赵 雳1 ，饶 宵 1 （1.江苏大学机械工程学院，镇江212013；2.江苏大学激光技术研究所， 镇江212013）摘要：为了解决金属箔材微拉深工艺中高昂的微型模具设计制造成本问题， 采用无模具激光冲击微成形方法，对脉宽5ns 、 直径50μm 的高重复频率激光光斑微冲击成形20μm 厚T2铜箔进行了理论分析和实验验证。结果表明，在约束层没有破损的情况下，凹坑深度h 、凹坑底平面直径L 1 和凹坑壁倾斜程度（L -L 1 ）随着单脉冲能量E 及光斑搭接率增加 线性增大；激光扫描内外圆周顺序对凹坑深度没有影响，但会对凹坑底平面直径有影响，先扫描外圆周时会形成更大的凹坑底平面直径，无需模具，凹坑形貌是可控的。这一结果对激光无模微拉深渐进成形的进一步研究是有帮助的。 关键词：激光技术； 激光冲击成形；实验法；金属箔材；无模具；渐进成形中图分类号：TG665 文献标志码：A doi ： 10.7510／jgjs.issn.1001-3806.2018.06.006Study on die-less multi-point laser shock forming of metal foils ZHANG Kai 1，YE Yunxia 1，2 ，ZHAO Li 1， RAO Xiao 1 （1.School of Mechanical Engineering ，Jiangsu University ，Zhenjiang 212013，China ；2.Institute of Laser Technology ，Jiangsu University ，Zhenjiang 212013，China ） Abstract ：In order to solve the problem of high cost of micro mold design and manufacturing in metal foil micro deep drawing process ，a die-less laser shock micro-forming method was used.A high repetition frequency laser with pulse width of 5ns and spot diameter of 50μm was shocked on the T2copper foil with thickness of 20μm ，and theoretical analysis and experimental verification were carried out.The results show that ， when the confinement layer is not damaged ，the pit depth h ，the diameter of pit bottom L 1 and the inclination of pit wall （L -L 1 ）increase linearly with the increase of single pulse energy E and spot overlapping rate.The order of inner and outer circumference of laser scanning has no effect on the depth of pits.But it will affect the diameter of the bottom of the pit.When scanning the outer circumference firstly ，a larger bottom diameter pit will be formed. The shape of the pit is controllable without die.The study is helpful to the further study on die-less laser micro drawing progressive forming. Key words ：laser technique ；laser shock forming ；experimental method ；metal foils ；die-less ；progressive forming 基金项目：江苏省自然科学基金资助项目（BK20171297）；江苏省六大人才高峰资助项目（GD2B-020）作者简介：张 凯（1993-），男，硕士研究生，主要从事激光加工方面的研究。 *通讯联系人。E-mail ： yeyunxia＠https://www.360docs.net/doc/fb4169388.html, 收稿日期：2018-01-18；收到修改稿日期：2018-03-30 引 言 随着微机电系统（micro-electro-mechanical system ，MEMS ） 的快速发展，精密度高和可靠性高的微型零件需求量不断增加，制造要求也不断提高［1-5 ］，这促进了微型零件加工制造技术的快速发展。激光冲击成形是制造微型金属零件的重要方法之一，相关成形方法和理论是目前非常活跃的研究领域［5-7 ］。美国HACKEL 等人［8 ］正式提出金属激光喷丸成形加工方法；同年 ZHANG 等人［9 ］从理论和实验角度研究了光斑直径约 12μm 的小能量激光单点冲击90μm 厚的铜箔，研究了铜箔变形过程，证明了把激光冲击成形技术运用于箔材微成形的可能性。 把激光微冲击成形技术运用到金属箔材微拉深成形，有望解决传统技术高昂模具成本、摩擦效应等问题［10 ］，具有广阔的应用前景。国内外很多学者做了相关的研究。VOLLERTSEN 等人［11 ］成功用激光单点多次冲击和微型杯状模具，以50μm 和20μm 厚的铜箔和铝箔为靶材，成形出微型杯状零件。LIU 等人［12 ］用环形阵列微型模具，成功实现10μm 铜箔阵列微圆形环状的3-D 成形，为工业上大量规整微型零件生产提供一种加工工艺方法。SHEN 等人［13-14 ］用阵列方形和四叶草状的微型模具，完成了10μm 和17μm 铝箔的 方形和四叶草状的3-D 微成形， 证明了这种工艺方法万方数据
喷砂喷丸处理
喷砂、喷丸处理 (一)喷砂 喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程。喷砂的主要用途有： (1)除掉零件表面的锈蚀、焊渣、积碳、旧油漆层和其它干燥了的油污； (2)除去铸件、锻件或热处理后零件表面的型砂及氧化皮； (3)除去零件表面的毛刺或方向性磨痕； (4)降低零件表面的粗糙度，以提高油漆和其它涂层的附着力； (5)使零件呈漫反射的消光状态。 喷砂分干喷砂和湿喷砂两种。于喷砂加工的表面比较粗糙，湿喷砂的应用与干喷砂相似，但主要用于较精密的加工。湿喷砂的优点是污染小。 1．干喷砂干喷砂又分机械喷砂与空气压力喷砂两种类型。每一类型又可分为手工、半自动或连续自动等多种方式。采用的喷砂机有自流式、离心式、吸入式和压力式等。生产上常用的是吸入式和压力式。吸入式设备简单，但效率低，适用于小零件。压力式主要用于大、中型零件的大批量生产，适用性广，效率高。 国内广泛使用的是手工空气压力喷砂室，适用于各种形状复杂的中、小型零件。 干喷砂常用的砂料是氧化铝砂(含天然和人造两种)、石英砂(二氧化硅)、碳化硅(人造金刚砂)等。以采用铝钒土(氧化铝砂)为最好。因其不易粉化，劳动条件好，砂料还可以循环使用。碳化硅砂虽也有上述优点，但因过于昂贵，很少使用。国内应用最多的还是石英砂。它虽易粉化，但有不污染零件的优点。 根据零件材料、表面状态和加工要求来选择砂料粒度和其它工艺条件，可按表2—1—18进行。 表2—1--18零件、砂粒与压缩空气压力的关系
2．湿喷砂湿喷砂是在砂料中加入定量的水，使之成为砂水混合物，以减少砂料对零件表面的冲击作用，从而减少金属材料的去除量，使零件表面更光洁。湿喷砂通常有雾化喷砂、水一气喷砂和水喷砂三种类型，喷砂方式和喷砂机的结构各不相同。生产上最适用的是水一气喷砂。 各种湿喷砂方式的工作原理和特点见表2—1—19。 表2—1—19各种湿喷砂机工作原理和特点 湿喷砂所用的砂料与干喷砂相同。湿喷砂的水砂比值，一般控制在7：3为宜。320～400目的水砂粒中，应加入l0％的膨润土作为悬浮剂，防止砂粒沉入贮存箱底。钢铁件湿喷砂时，水中可加入0．5％碳酸钠和0．5％的重铬酸钠作缓蚀剂。 双层壁的钣金焊接件，因难防腐蚀，不宜采用湿喷砂。薄截面零件，因湿喷砂工作压力比干喷砂大，水的冲击易使其变形，故也不宜采用湿喷砂。 3．喷砂后零件的处理经喷砂的零件，应尽量减少触摸，并及时进行表面处理，如处理不完，钢铁零件可浸入50g／L的碳酸
激光快速成型技术研究现状与发展
激光快速成型技术研究现状与发展 摘要:快速成型技术是近年来制造技术领域的一次重大突破和革命性的发展,激光快速成型技术是其重要组成部分。本文介绍了激光快速成型技术的基本原理和特点,分析了有关工艺方法,讨论了LRP 技术的研究现状和应用,并展望其未来发展趋势。 关键词:激光快速成型;研究现状;发展趋势 1 激光快速成型技术原理和特点 80 年代后期发展起来的快速成型技术(RapidPrototyping ,RP) 是基于分层技术、堆积成型, 直接根据CAD 模型快速生产样件或零件的先进制造成组技术总称。RP 技术不同于传统的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法,它是利用材料累加法直接制造塑料、陶瓷、金属及各种复合材料零件[1 ] 。以激光作为加工能源的激光快速成型是快速成型技术的重要组成部分,它集成了CAD 技术、数控技术、激光技术和材料科学等现代科技成果。激光快速成型(Laser Rapid Prototyping ,LRP) 原理是用CAD 生成的三维实体模型,通过分层软件分层,每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束,扫射液体,粉末或薄片材料,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型。快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、工程分析、市场订货及企业决策等,缩短新产品开发周期,降低研发成本,提高企业竞争力。以此为基础进一步发展的快速模具工装制造(Quick Tooling) 技术,快速精铸技术(Quick Casting) ,快速金属粉末结技术(Quick Powder Sintering) 等,可实现零件的快速成品。 激光快速成型技术主要特点: (1) 制造速度快、成本低, 节省时间和节约成本,为传统制造方法注入新的活力,而且可实现自由制造(Free Form Fabrication) ,产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂性无关。[2 ] (2) 采用非接触加工的方式,没有传统加工的残余应力问题,没有工具更换和磨损之类的问题,无切割、噪音和振动等,有利于环保。 (3) 可实现快速铸造、快速模具制造,特别适合于新品开发和单件零件生产。 2 LRP 工艺方法 LRP 技术包括很多种工艺方法,其中相对成熟的有立体光固化(SLA) 、选择性激光烧结(SLS) 、分层实体制造(LOM) 、激光熔覆成形(LCF) 、激光近形制造(LENS) 。 (1) 光固化立体造型(SL —Stereolithography ,orSLA) 将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态光敏树脂逐点扫描,被扫描的树脂薄层产生光聚合反应固化形成零件的一个截面, 再敷上一层新的液态树脂进行扫描加工,如此重复直到整个原型制造完毕。这种方法的特点是精度高、表面质量好,能制造形状复杂、特别精细的零件,不足是设备和材料昂贵,制造过程中需要设计支撑。 (2) 分层实体制造(LOM—Laminated ObjectManufacturing) LOM工艺是根据零件分层得到的轮廓信息用激光切割薄材,将所获得的层片通过热压装置和下面已切割层粘合,然后新的一层纸再叠加在上面,依次粘结成三维实体。LOM主要特点是设备和材料价格较低,制件强度较好、精度较高。Helisys 公司研制出多种LOM工艺用的成型材料,可制造用金属薄板制作的成型件,该公司还开发基于陶瓷复合材料的LOM工艺。 (3) 选择性激光烧结(SLS —Se1ected LaserSintering) SLS 的原理是根据CAD 生成的三维实体模型,通过分层软件分层获得二维数据驱动控制激光束,有选择性地对铺好的各种粉末材料进行烧结,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型,最后去掉未烧结的松散的粉未,获得原型制件。SLS的特点是可以采用多种材料适应不同的应用要求,而具有更广阔的发展前景。但能量消耗非常高,成型精度有待进一步提高。DTM
国内外航空喷丸技术与装备发展_张炜
FEATURE 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。 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 国内外航空喷丸技术与 装备发展 Development of Shot Peening Technology and Equipment in Aviation Industry 丸技术的自动化程度和精度也取得 了长足发展，在欧洲空间组织运载火箭阿丽亚娜5号（图2）以及空中客车公司的A380的大型机身整体壁板的成形技术方面上都应用了自动化喷丸技术，省去了繁琐的人工校形工作，在保证成形件质量和精度的同时，显著地提高了喷丸效率[2-3]。 随着ARJ 和C919相关型号的研制和应用，我国的喷丸技术研究已经处于较高水平，攻克了多项喷丸关键技术。 喷丸技术研究现状 喷丸技术可以追溯到19世纪70年代，美国人Benjamin Chew Tilghman 发明了冷硬铸铁喷丸技术。早期的喷丸技术主要用于工件的表面清理和强化，使工件的表面层残留 喷丸是利用高速弹丸流对金属构件表面进行撞击，使构件表面产生塑形变形层并引入残余压应力，以提高零件的疲劳性能和改变零件的表面状态。喷丸技术是飞机机翼整体壁板成形以及飞机结构件强化的有效方法，并且在喷丸过程中不需要专门模具。按照应用范围可分为喷丸 成形和喷丸强化两种工艺方法（图1）。喷丸成形又以可分为单面喷丸和双面喷丸，另外按照喷丸成形前构件是否引入弹性预加载荷可以分为自由状态喷丸和预应力喷丸[1]。预应力喷丸是通过机械预应力夹具，使工件处于单向预拉应力条件下，随后在具有拉应力的表面进行喷丸，当预应力被释放后，喷丸表面沿预应力方向的压应力要大于与其正交的另一方向。 近年来，随着计算机技术和数字化技术的迅速发展，对喷丸技术的研究和应用都起到了很大的推动作用，使得喷丸技术的应用范围更广，不仅仅是飞机大型机翼整体壁板、火箭大型整体结构舱体等大型整体件，其他具有复杂外形结构的航空航天结构件也得到了很大的发展。另外， 喷 张 炜 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型号关键技术攻关，解决了制约我国先进飞机喷丸成形及强化的瓶颈技术难题。 DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2013.17.001
喷砂和喷丸的作用和区别
喷砂和喷丸的作用和区别 (一)喷砂 喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程。喷砂的主要用途有： (1)除掉零件表面的锈蚀、焊渣、积碳、旧油漆层和其它干燥了的油污； (2)除去铸件、锻件或热处理后零件表面的型砂及氧化皮； (3)除去零件表面的毛刺或方向性磨痕； (4)降低零件表面的粗糙度，以提高油漆和其它涂层的附着力； (5)使零件呈漫反射的消光状态。 喷砂分干喷砂和湿喷砂两种。于喷砂加工的表面比较粗糙，湿喷砂的应用与干喷砂相似，但主要用于较精密的加工。湿喷砂的优点是污染小。 1．干喷砂干喷砂又分机械喷砂与空气压力喷砂两种类型。每一类型又可分为手工、半自动或连续自动等多种方式。采用的喷砂机有自流式、离心式、吸入式和压力式等。生产上常用的是吸入式和压力式。吸入式设备简单，但效率低，适用于小零件。压力式主要用于大、中型零件的大批量生产，适用性广，效率高。 国内广泛使用的是手工空气压力喷砂室，适用于各种形状复杂的中、小型零件。 干喷砂常用的砂料是氧化铝砂(含天然和人造两种)、石英砂(二氧化硅)、碳化硅(人造金刚砂)等。以采用铝钒土(氧化铝砂)为最好。因其不易粉化，劳动条件好，砂料还可以循环使用。碳化硅砂虽也有上述优点，但因过于昂贵，很少使用。国内应用最多的还是石英砂。它虽易粉化，但有不污染零件的优点。
2．湿喷砂是在砂料中加入定量的水，使之成为砂水混合物，以减少砂料对零件表面的冲击作用，从而减少金属材料的去除量，使零件表面更光洁。 双层壁的钣金焊接件，因难防腐蚀，不宜采用湿喷砂。薄截面零件，因湿喷砂工作压力比干喷砂大，水的冲击易使其变形，故也不宜采用湿喷砂。 3．喷砂后零件的处理经喷砂的零件，应尽量减少触摸，并及时进行表面处理。 有些零件的特殊部位不允许喷砂，必须进行适当地保护。比如：曲齿、内外螺旋齿、花键、大型内外螺纹；鉴别标记；精密尺寸；光表面等。这些非喷砂表面可采用机械夹具、胶带、纸带、橡胶堵头等保护。 (二)喷丸 喷丸的原理和设备与喷砂相似，只是采用的磨料不同。它是用钢铁丸、玻璃或陶瓷取代砂子。喷丸能使零件产生压应力，而且没有含硅的粉尘污染，主要用于： (1)使零件产生压应力，从而提高零件的疲劳强度和抗应力及抗腐蚀能力； (2)代替一般冷热成型工艺，可对大型薄壁铝制零件进行成型加工，这样可避免零件表面残留的张应力而形成有利的压应力。 (3)喷丸工艺与喷丸强度对要求零件表面产生压应力的喷丸加工，必须保证有足够的覆盖率，即要使未被喷丸加工的表面尽量少。但由于覆盖率检查比较困难，且难作固定量的判断，故常采用控制喷丸强度的办法，求得所要求的压应力值。喷丸强度大都以美国SAE标准J442所述的Almen弧高计进行测量。 （4）．喷丸强度与其它喷丸参数的选择喷丸强度决定着喷丸质量，而喷丸强度又受其它多种工艺参数制约。
激光快速成型的特点与工艺(图)
手板模型按加工方式，主要可分为CNC数控加工，另外就是激光快速成型加工，本文主要介绍关于快速成型技术的制作原理与要点。 快速成型技术的特点： 与传统材料加工技术相比,快速成型具有鲜明的特点： 1．数字化制造。 2．高度柔性和适应性。可以制造任意复杂形状的零件。 3．直接CAD模型驱动。如同使用打印机一样方便快捷。 4．快速。从CAD设计到原型(或零件)加工完毕，只需几十分钟至几十小时。 5．材料类型丰富多样，包括树脂、纸、工程蜡、工程塑料（ABS等）、陶瓷粉、金属粉、砂等，可以在航空，机械，家电，建筑，医疗等各个领域应用。 快速成型的主要工艺： RP技术结合了众多当代高新技术：计算机辅助设计、数控技术、激光技术、材料技术等，并将随着技术的更新而不断发展。自1986年出现至今，短短十几年，世界上已有大约二十多种不同的成形方法和工艺，而且新方法和工艺不断地出现。目前已出现的RP技术的主要工艺有： 1.PCM工艺:无木模铸造。 2.SL工艺:光固化/立体光刻 。 3.FDM工艺:熔融沉积成形。 4.SLS工艺:选择性激光烧结。 5.LOM工艺:分层实体制造。 6.3DP工艺:三维印刷。 模型放置与添加零件支撑： 为了防止成型过程中零件的翘曲变形，需要给零件添加支撑。AFS（快速成型系统）提供了两种支撑方法，一种是网格支撑，一种是基于切片和零件形状的支撑。因为支撑只是在零件烧结成型的过程中防止零件翘曲变形，零件成型以后，支撑是需要去除的，因此支撑再烧结温度要小于零件的烧结温度。也就是激光束在扫描经过支撑的时候，激光器的功率要降低，扫描密度要降低，扫描线宽要增大。这样，支撑的烧结强度就低，成型以后很容易去除。如图2所示，成型零件是一个吸尘器的封盖，当封盖模型经过缩放处理后就可以添加支撑了，涂颜色的部分即是添加的支撑。添加支撑的原则是对那些悬掉点、下棱线、倾斜角度过大的表面三种结构需要加支撑。因此在放置模型时就应该考虑到支撑的放置问题。一般对表面质量要求较高的面最好放置为顶面，特别是对于细小凸起，更要放置在顶面；同时，如果凸起的尺寸太小，需要对凸起高度进行一定比例的放大。对于细长的悬臂类结构件最好横放，竖放难以保证悬臂的直线度。为了提高扫描的效率，一般应考虑将尺寸较大的边横放，减少扫描的层数，缩短加工时间。 激光快速成型的特点与工艺广州盛域 https://www.360docs.net/doc/fb4169388.html, 2012年5月 快 速 成 型 与 自 动 化 技 术 Rapid prototyping ＆ automation technology 快速成型技术是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。以常用的激光快速成型来进行简单总结其工艺过程中的一些要点。第 1 页
激光冲击强化技术发展现状与展望教学内容
激光冲击强化技术发展现状与展望
激光冲击强化技术发展现状与展望 摘要：首先简介了激光冲击强化的基本原理和技术优势；然后简述了该技术在国内外的发展和应用情况，扼要介绍了我国激光冲击强化技术研究现状和近期取得的主要进展；最后对激光冲击强化技术的发展进行了展望。我国激光冲击强化设备和技术已基本成熟，可以进入工业应用。 关键词：激光冲击强化；冲击波；表面处理；疲劳 长期以来，我国多型航空发动机在使用过程中出现了由于发动机叶片打伤、疲劳断裂和腐蚀等造成的重大故障和事故，直接影响了发动机使用安全性和寿命，成为我军航空装备的重大问题。飞机结构连接件、壁板及小孔边等裂纹也成为限制寿命的重要因素。 飞机和航空发动机结构大量采用金属材料，金属材料的主要失效形式疲劳和腐蚀均始于材料表面，所以金属材料表面的结构和性能直接影响着材料的综合性能。为此，人们采用喷丸、滚压、内挤压等多种表面强化工艺来改善金属表面性能。利用强激光诱导冲击波来强化金属表面的新技术称为激光冲击强化技术（简称LSP ），由于其表面强化效果好，自产生之日起就得到了广泛的关注和研究。1998年该技术被美国研发杂志评为全美100项最重要的先进技术之一。美国上世纪90年代后期开始的航空发动机高频疲劳研究计划中，将激光冲击强化技术列为工艺技术措施首位。2005年，研制激光冲击强化系统的MIC 公司获美国国防制造最高成就奖。美国将该技术列为第四代战斗机发动机关键技术之一，足见该项技术的重大价值。 1 激光冲击强化技术简介 当短脉冲(几十纳秒内)的高峰值功率密度(9210/W cm )的激光辐射金属表面时，金属表面吸收层（涂覆层）吸收激光能量发生爆炸性汽化蒸发，产生高压(GPa)等离子体，该等离子体受到约束层的约束爆炸时产生高压冲击波，作用于金属表面并向内部传播。在材料表层形成密集、稳定的位错结构的同时，使材料表层产生应变硬化，残
激光板料成型技术的研究与应用
激光板料成型技术的研究与应用 —金属板料激光成型技术研究与应用 摘要: 金属板料成型技术的研究一直是国内学者研究的热点，其传统的方法采用模具加工进行冷冲压成型，虽然生产效率高和大批量生产的特点，但存在生产准备时间长，加工柔性差，模具费用高等不足，且仅适用于低碳钢等薄板材料。由于金属材料的热胀冷缩特性,当其受到不均匀加热时,将会在材料内部产生热应力。板料激光成型技术就是一种利用高能激光束扫描金属薄板表面,在热作用区产生强烈的温度梯度,导致非均匀分布的热应力,使金属板料发生塑性变形的工艺方法。 随着中小型高功率激光器技术的成熟和商品化设备的推出，人们纷纷把目光转向激光无模成型，以实现板料的快速、高效、精确和柔性成形，以适应产品快速更新的市场竞争需要。金属板料的激光无模成形方法主要包括激光热应力成型和激光冲击成型。 关键词：激光金属板料成型热应力冲击 正文： 激光成型是一种利用激光作为热源的热应力无模成型新技术。介绍了板料激光成型技术的工艺过程及影响激光成型的主要因素,通过实验研究了激光能量因素、板料的材料性能及几何参数对板料弯曲角度的影响 金属板料的激光热应力成形是一个非常复杂的热力耦合过程，成形影响因素很多。主要与激光参数、材料种类和尺寸等有关。国内外的学者经过实验研究得出较为相似的结论： 首先，激光能量因素影响着激光热应力成形中的弯曲角的形成和热影响区的大小。激光能量因素由能量密度来表征，同时扫描次数和轨迹也影响激光的吸收。实验证明，在输入总能量一定时，大能量密度的输入、短时间的加热有利于增加弯曲角。 其次，材料的热物性和力学性能对激光弯曲成形的影响较为复杂，目前尚无法对此进行定量分析。同时实验表明，在同样的工艺条件下材料的比热和热传导
喷丸处理喷丸除锈的原理与应用
喷丸处理喷丸除锈的原理与应用: 1.原理:以压缩空气带动铁丸通过专门工具,高速喷射于金属表面,利用铁丸的冲击和摩擦作用,清除金属表面的铁锈及其他污染,并得到有一定粗糙度的,显露金属本色的表面. 2.应用:为了提高防护层的结合力. 喷丸硬化原理与应用: 1.原理:将淬硬钢丸(一般应用锰钢丸,直径为0.8-1.2mm,硬度为HRC47-50),以压缩空气喷出或离心式喷丸机借离心力甩到金属表面, 利用钢丸对金属表面的冲击作用使零件表面硬化. 钢丸冲击金属表面:第一使零件表面生成0.1-0.4mm 深的硬化层, 增加零件表面对塑性变形和断裂的抵抗能力,并使表层产生压应力,提高其疲劳强度;第二使零件表面上的缺陷和由于 机械加工所带来的损伤减少, 从而降低应力集中. 喷丸处理一般对拉伸面起作用, 而对压缩面不起作用, 因此板簧的喷丸只在凹面进行. 处理质量一般应以最佳喷丸应力表示( 但目前有些工厂在衡量板簧喷丸质量时是用板簧片 弧高变化△H来表示). 喷丸的直径、材料、硬度以及喷速等对喷丸质量都有直接影响,必须很好注意. 2.应用:用在承受交变应力下工作的零件可以大大提高其疲劳强度, 如汽车板簧、螺旋弹簧、轴类、连杆等喷丸处理后, 均可使寿命提高几倍. 喷丸又分为喷丸和喷砂。用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe3o4和Fe2o3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大，喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。 喷砂处理是用压缩空气将磨料高速喷向工件的表面,目的是通过清除表面的氧化层、锈迹等，以提高表面外观质量。喷丸处理是将高速的硬质的颗粒（一般是钢粒）打击金属工件表面，目的是提高金属表面的疲劳强度。两种自理工艺用的工具不同。这两种处理方法的介质都可循环使用。 内应力一般不利于钢材的使用，比如用金属材料加工出来的零件如果不去除内应力，使用一段时间后，内应力释放出来，零件的形状就会改变，使零件失去精度。 残余应力的概念 通常讲，一个物体，在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终止的条件下，其内部仍然存在并自身保持平衡的应力叫做内应力。 按照德国学者马赫劳赫提出的分类方法，内应力分为三类：