通過式拋丸機(jī)噴丸飛機(jī)鋁合金構(gòu)件

飛機(jī)蒙皮、梁等鋁合金重要結(jié)構(gòu)件，在服役前通常采用通過式拋丸機(jī)噴丸處理，以提高構(gòu)件的性能。由于受使用年限、外界環(huán)境等多方面的影響，鋁合金表面會出現(xiàn)不同程度的腐蝕產(chǎn)物、凹坑等缺陷。構(gòu)件經(jīng)維護(hù)處理后，表面的腐蝕產(chǎn)物、蝕坑等缺陷也難以      或復(fù)原，因此會降低構(gòu)件本身的能力。針對這種狀況，分析鋁合金噴丸構(gòu)件腐蝕前后的抗應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞性能變化，以及探討腐蝕后的噴丸構(gòu)件表面是否需要再噴丸處理，會對鋁合金構(gòu)件的維修具有很好的指導(dǎo)意義。
　　鋁合金會因腐蝕直接造成重大的災(zāi)難性后果，以民用大型客機(jī)B747為例，1985年的日航空難、2002年的臺灣華航空難，分別造成524人、225人遇難，其原因分別為機(jī)身增壓艙端框應(yīng)力腐蝕斷裂、飛機(jī)尾翼的腐蝕疲勞裂紋。另外，腐蝕也是航空器一種   主要的損傷形式，目前航空器用于腐蝕檢查及修理的費(fèi)用超過總維護(hù)費(fèi)用的25%；隨著服役時(shí)間的延長，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的腐蝕損傷越來越突出，給飛行   帶來的隱患。
　　目前，鋁合金仍是民用航空器的主要材料，例如波音777飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)中，鋁合金約占總重的70%。由于7075鋁合金是飛機(jī)蒙皮、翼梁、長析等主要受力構(gòu)件的常用材料，為此，選用7075鋁合金并且在應(yīng)力作用下，進(jìn)行應(yīng)力腐蝕及疲勞斷裂的規(guī)律分析，以便于航空構(gòu)件選用合適的腐蝕預(yù)防及控制方法。
　　由于通過式拋丸機(jī)噴丸表面的殘余應(yīng)力、組織能夠提高結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和能力，因此，飛機(jī)蒙皮、梁等關(guān)鍵構(gòu)件投入使用前通常進(jìn)行噴丸處理。在腐蝕環(huán)境中經(jīng)過長期服役后，飛機(jī)構(gòu)件會因表面出現(xiàn)的腐蝕凹坑等缺陷，導(dǎo)致噴丸效果的衰減、消退。腐蝕構(gòu)件經(jīng)維護(hù)處理后，表面的腐蝕凹坑難以填充復(fù)原，腐蝕產(chǎn)物也難以      ，因此會降低構(gòu)件本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和能力。針對這種狀況，腐蝕維護(hù)處理后的飛機(jī)構(gòu)件可否再進(jìn)行表面噴丸處理，以弱化腐蝕缺陷的影響，恢復(fù)構(gòu)件原有的性能，會對飛機(jī)構(gòu)件的維修方法具有很好的指導(dǎo)意義。
　　通過式拋丸機(jī)噴丸處理技術(shù)起源于上世紀(jì)20年代。1948年，   就已經(jīng)頒發(fā)了SAEJ808a噴丸手冊。2014年9月，在德國Gosh：舉辦的第十二屆   噴丸會議，   了噴丸技術(shù)的交流和推廣應(yīng)用。上世紀(jì)60年代，由于飛機(jī)構(gòu)件因疲勞失效而斷裂的現(xiàn)象不斷發(fā)生，為此對飛機(jī)的一些重要構(gòu)件進(jìn)行噴丸處理，且成本較低，從而被廣泛應(yīng)用于空客、波音、龐巴迪客機(jī)機(jī)翼等結(jié)構(gòu)件的成形。目前   波音、普惠、通用電氣以及英國羅羅等航空企業(yè)均制定了一系列嚴(yán)格的噴丸工藝要求和技術(shù)規(guī)范。
　　從20世紀(jì)50年代開始，王仁智、李金魁等我國人員在噴丸處理技術(shù)各方面做了大量的研究工作。在國內(nèi)航空應(yīng)用，航空航天工業(yè)部分別在1981年、1988年發(fā)布了《航空零件噴丸通用說明書》(HB/Z26-81)，《航空材料噴丸手冊》。
　　2006年，噴丸技術(shù)被應(yīng)用于國產(chǎn)ARJ21支線客機(jī)機(jī)翼的預(yù)應(yīng)力整體壁板成形。西飛公司采用大直徑彈丸、以及超聲波噴丸方法，解決了超臨界、加厚蒙皮、高筋壁板的技術(shù)問題；利用陶瓷丸噴丸、旋片噴丸技術(shù)，分別解決了薄壁件變形、復(fù)雜半封閉區(qū)域的缺陷。
　　噴丸處理技術(shù)的機(jī)理主要分為如下兩個(gè)方面：
　　(1)殘余應(yīng)力。表面未噴丸處理的構(gòu)件，其疲勞源一般萌生于表面，在外載荷的作用下，當(dāng)表層外加拉應(yīng)力高于疲勞   ，易導(dǎo)致材料斷裂失效。噴丸后構(gòu)件表層形成的殘余壓應(yīng)力，會與外加載荷的應(yīng)力結(jié)合形成實(shí)際合應(yīng)力，使構(gòu)件   大的合成拉應(yīng)力出現(xiàn)在次表面。當(dāng)表層合應(yīng)力下降后低于材料的疲勞   時(shí)，表面層會對表層裂紋的萌生及擴(kuò)展產(chǎn)生作用，從而提升了構(gòu)件的和性能。
　　(2)組織。從微觀機(jī)理來說，材料未噴丸時(shí)，由于內(nèi)部的位錯運(yùn)動及晶粒滑移，容易在構(gòu)件表面產(chǎn)生錯位并形成應(yīng)力集中源；而材料噴丸后，表面噴丸區(qū)域會產(chǎn)生塑性變形層，導(dǎo)致位錯密度增多，晶格產(chǎn)生畸變，出現(xiàn)亞晶界和晶粒細(xì)化，在相同的應(yīng)力條件下，與內(nèi)部基體相比，表面噴丸層內(nèi)的位錯   難以運(yùn)動，因此能夠提高材料的和腐蝕性能。特別是高溫環(huán)境服役的零件，噴丸形成的殘余壓應(yīng)力場容易松弛消失，這時(shí)組織會對疲勞性能的起著主要作用。