寧波材料所在高能超聲波噴丸校形工藝機理及校形示范應用方面取得新進展

近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所高能超聲波技術團隊以大功率超聲波驅動控制及換能器本體技術研究為基礎，開展了一系列面向薄壁零件形狀校正的超聲噴丸工藝機理研究，探究了超聲波噴丸處理過程中撞針的沖擊特性，建立了多殘余應力場誘發(fā)薄壁環(huán)件形變預測模型，并闡明了殘余應力場作用下薄壁環(huán)件的變形規(guī)律。利用自主開發(fā)的超聲噴丸校形裝備，完成了針對航天等領域薄壁零件的示范應用。相關研究成果以Numerical and experimental studies on needle impact characteristics in ultrasonic shot peening為題發(fā)表在Ultrasonics。

該團隊結合區(qū)域多撞針沖擊3D動態(tài)數(shù)值模型與薄壁環(huán)件殘余應力場誘發(fā)形變預測模型，實現(xiàn)了薄壁環(huán)件超聲波噴丸處理形變預測。研究表明，單一殘余應力場誘發(fā)產生的薄壁環(huán)件外凸變形隨壁厚的增長而逐漸減弱，隨處理區(qū)域的增大而增大，處理薄壁環(huán)件內表面的難度略大于外表面；在多殘余應力場耦合作用下，薄壁環(huán)件形變的關鍵影響因素為殘余應力場間分布間距；同側處理時，可制造波浪形輪廓，而異側處理時，可發(fā)現(xiàn)“形變平衡”現(xiàn)象，為局部校形提供理論依據(jù)。

該團隊利用自主開發(fā)的超聲噴丸校形裝備，針對航天薄壁回轉體等進行了校形試驗，效果顯著。上述工作成果得到寧波市“3315計劃”創(chuàng)新團隊項目、寧波市2025科技重大專項、浙江省“領雁計劃”科技計劃項目的資助。