通過式拋丸機噴丸飛機鋁合金構件

飛機蒙皮,、梁等鋁合金重要結構件，在服役前通常采用通過式拋丸機噴丸處理,，以提高構件的性能,。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)不同程度的腐蝕產物,、凹坑等缺陷,。構件經維護處理后,，表面的腐蝕產物、蝕坑等缺陷也難以      或復原,，因此會降低構件本身的能力。針對這種狀況,，分析鋁合金噴丸構件腐蝕前后的抗應力腐蝕,、腐蝕疲勞性能變化，以及探討腐蝕后的噴丸構件表面是否需要再噴丸處理,，會對鋁合金構件的維修具有很好的指導意義。
　　鋁合金會因腐蝕直接造成重大的災難性后果,，以民用大型客機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,，其原因分別為機身增壓艙端框應力腐蝕斷裂,、飛機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用超過總維護費用的25%；隨著服役時間的延長,，飛機結構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飛機的機體結構中,，鋁合金約占總重的70%,。由于7075鋁合金是飛機蒙皮、翼梁,、長析等主要受力構件的常用材料，為此,，選用7075鋁合金并且在應力作用下，進行應力腐蝕及疲勞斷裂的規(guī)律分析,，以便于航空構件選用合適的腐蝕預防及控制方法。
　　由于通過式拋丸機噴丸表面的殘余應力,、組織能夠提高結構件的強度和能力，因此,，飛機蒙皮、梁等關鍵構件投入使用前通常進行噴丸處理,。在腐蝕環(huán)境中經過長期服役后,，飛機構件會因表面出現(xiàn)的腐蝕凹坑等缺陷，導致噴丸效果的衰減,、消退。腐蝕構件經維護處理后,，表面的腐蝕凹坑難以填充復原，腐蝕產物也難以      ,，因此會降低構件本身的結構強度和能力,。針對這種狀況，腐蝕維護處理后的飛機構件可否再進行表面噴丸處理,，以弱化腐蝕缺陷的影響,，恢復構件原有的性能，會對飛機構件的維修方法具有很好的指導意義,。
　　通過式拋丸機噴丸處理技術起源于上世紀20年代,。1948年，   就已經頒發(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，   了噴丸技術的交流和推廣應用,。上世紀60年代,，由于飛機構件因疲勞失效而斷裂的現(xiàn)象不斷發(fā)生,，為此對飛機的一些重要構件進行噴丸處理,，且成本較低,，從而被廣泛應用于空客,、波音,、龐巴迪客機機翼等結構件的成形。目前   波音,、普惠、通用電氣以及英國羅羅等航空企業(yè)均制定了一系列嚴格的噴丸工藝要求和技術規(guī)范,。
　　從20世紀50年代開始,，王仁智,、李金魁等我國人員在噴丸處理技術各方面做了大量的研究工作,。在國內航空應用,，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，噴丸技術被應用于國產ARJ21支線客機機翼的預應力整體壁板成形,。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,、高筋壁板的技術問題,；利用陶瓷丸噴丸,、旋片噴丸技術,，分別解決了薄壁件變形,、復雜半封閉區(qū)域的缺陷,。
　　噴丸處理技術的機理主要分為如下兩個方面：
　　(1)殘余應力,。表面未噴丸處理的構件,，其疲勞源一般萌生于表面,，在外載荷的作用下，當表層外加拉應力高于疲勞   ,，易導致材料斷裂失效,。噴丸后構件表層形成的殘余壓應力,，會與外加載荷的應力結合形成實際合應力,，使構件   大的合成拉應力出現(xiàn)在次表面,。當表層合應力下降后低于材料的疲勞   時，表面層會對表層裂紋的萌生及擴展產生作用,，從而提升了構件的和性能,。
　　(2)組織。從微觀機理來說,，材料未噴丸時,，由于內部的位錯運動及晶粒滑移,，容易在構件表面產生錯位并形成應力集中源,；而材料噴丸后，表面噴丸區(qū)域會產生塑性變形層,，導致位錯密度增多,，晶格產生畸變，出現(xiàn)亞晶界和晶粒細化,，在相同的應力條件下,，與內部基體相比，表面噴丸層內的位錯   難以運動,，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力場容易松弛消失,，這時組織會對疲勞性能的起著主要作用,。