小弹丸有大作用
关键词： 时间：2024-05-23
航空发动机是国之重器，是国家科技实力和创新能力的重要体现。作为飞机的“心脏”，航空发动机具有高温、高压、高转速、高载荷、高可靠等特点。
喷丸强化为满足航空发动机的性能和使用要求，各种高强度材料应用到航空发动机上，随之而来机械失效问题时有发生，为解决这类问题，专家们开展了大量的研究与试验，采取了喷丸强化的方法，来提升零件疲劳性能。
喷丸强化是一种提升零件疲劳寿命的制造技术，在喷丸强化过程中，高速运动的弹丸连续撞向零件表面，宛如一个个小锤子敲打零件表面，在零件表面形成一层“神奇的皮肤”。
弹丸撞击到金属零件表面时会产生一个小凹陷，表层下，压缩的金属晶粒试图恢复到原来形状，从而产生一个高度压缩力作用的半球。在弹丸密集的冲击下形成无数个凹陷，重叠形成均匀的残余压应力层，这层“皮肤”的存在能够抑制疲劳裂纹的萌生与扩展，零件在压应力层的保护下，能够有效减缓零件疲劳失效，疲劳寿命将显著提高。
喷丸强化对零件表面形貌也会有一定影响。零件表面被均匀的弹坑所覆盖，一定程度上会覆盖机械加工时产生的刀痕，可降低因刀痕引起的表面应力集中。但高强度的喷丸可能导致零件表面粗糙度的增加，有时还会产生副作用。
因此喷丸前要通过试验选择合适的喷丸参数。喷丸强化工艺参数主要包括弹丸材料、弹丸直径、弹丸速度、弹丸流量、喷射角度、喷射距离、喷丸时间、喷丸强度和覆盖率等，每一个参数的变化都会不同程度地影响强化效果。在喷丸过程中，也要实时监控喷丸参数的变化，才能达到理想的喷丸强化效果。
——金属弹丸主要有铸钢丸、铸铁丸、切制钢丝丸和不锈钢丸等。铸钢丸韧性高，强化效果好，不易破损，成本较低，因此应用广泛，尤其适用于较高强度的喷丸强化。——非金属弹丸主要有陶瓷丸、玻璃丸等。陶瓷弹丸是一种较新的喷丸介质，喷丸后表面粗糙度较好，无金属残留，相对于玻璃丸不易破碎、成本较高，近年来在航空发动机零件加工上应用也日益广泛。玻璃丸成本低、易破碎，因此一般用于较低强度的喷丸强化。
喷丸强化以其强化效果好、效率高、适用性广等特点，目前被国内外广泛应用于航空发动机转子叶片、盘、轴等关键转动件的强化，可显著提高零件抗弯曲疲劳、抗应力腐蚀疲劳以及抗微动磨损能力。
目前，越来越多更先进的技术在航空发动机研制中不断应用，除喷丸强化外，超声喷丸、激光强化、等离子强化等先进技术在航空发动机研制中探索应用，为打造更加强劲的“中国心”提供技术支持。
（转载自中国航发公众号）
