本世纪初，为研制新支线ARJ21-700飞机，西飞承担了包括机翼在内的大部分机体工作包生产任务，设计要求，机翼壁板要整体喷丸加工成型，西飞公司与航空工艺研究院一起进行攻关，胜利地加工出合格的新支线机翼壁板，上图就是当时的照片。
喷丸成型（Peen Forming）是一种利用高速弹丸冲击金属表面，通过塑性变形实现零件成形或表面强化的工艺。在航空制造（如机翼下壁板、蒙皮等）中应用广泛，其核心优点如下：
一、喷丸成型的主要优点
1. 提高疲劳寿命
表面压应力层：弹丸冲击在工件表面形成残余压应力层（深度可达0.1-0.3mm），抵消外部拉应力，显著延缓疲劳裂纹萌生。
典型案例：飞机蒙皮连接处经喷丸处理后，疲劳寿命可提升2-5倍。
2. 增强表面完整性
消除微缺陷：冲击作用闭合微小裂纹、气孔等表面缺陷，减少应力集中。
改善表面粗糙度：形成均匀的压痕纹理（Ra值约0.8-1.6μm），降低腐蚀敏感性。
3. 无需加热或化学处理
冷加工特性：在室温下完成，避免热处理导致的变形、氧化或材料性能退化。
环保性：无化学试剂使用，符合绿色制造要求。
4. 复杂形状适应性
曲面成形能力：通过调整弹丸流量、角度和轨迹，可对曲率较大的零件（如机翼蒙皮）整体成形，减少数控折弯工序。
局部强化：针对焊缝、铆钉孔等薄弱区域定向喷丸，避免整体处理成本。
5. 尺寸精度控制
微变形补偿：通过弹性变形抵消残余应力释放导致的回弹，适用于高精度薄壁件（如钛合金蒙皮）。
6. 成本效益
减少后续工序：替代部分机加工（如去毛刺）或表面镀层，降低生产成本。
延长部件寿命：减少因疲劳失效导致的维修更换频率。
二、喷丸成型的技术分类与选择
常规喷丸： 钢丸或陶瓷丸冲击，强化整个表面 蒙皮、框架等承受交变载荷的部件
聚焦喷丸窄束弹丸集中处理特定区域（如焊缝）局部强化（如紧固孔周围）
激光喷丸激光诱导冲击波，无弹丸残留高价值钛合金/复合材料复杂件
干冰喷丸干冰颗粒冲击，同步清洁与强化需去氧化皮或清洁的表面处理
三、在航空制造中的典型应用
1.机翼下壁板
喷丸强化蒙皮与长桁连接区，延缓疲劳裂纹扩展，满足适航条例（如FAA Part 25）对疲劳寿命的要求。
2.钛合金承力框
冷喷丸成形避免热处理导致的β晶粒粗化，保持材料高比强度。
3.复合材料胶接表面
喷丸粗化处理（Ra>2.5μm）增强胶黏剂粘接强度，防止分层。
四、技术局限与应对措施
表面粗糙度控制：过度喷丸可能导致表面粗糙度超标，需通过调整弹丸尺寸（如从S110钢丸切换为S330陶瓷丸）优化。
残余应力分布：需结合有限元仿真（如LS-DYNA）预测喷丸后的应力场，避免局部应力集中。
材料限制：对低延展性材料（如某些高强度钢）需控制喷丸强度（Almen试片强度A值通常≤0.35mmA）。
五、未来发展方向
1.智能化喷丸：基于机器学习优化弹丸轨迹与能量输入，实现自适应强化。
2.复合喷丸技术：结合喷丸与激光冲击，形成梯度压应力层（表层压应力更高）。
3.纳米结构表面：超细弹丸（纳米陶瓷丸）冲击诱导晶粒细化，提升综合性能。
喷丸成型凭借其高效、节能、无污染的特点，已成为航空制造中不可或缺的工艺，在提升结构可靠性与经济性方面具有不可替代的作用。
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