高壓水射流噴丸強化機原理：

通過高壓水射流（或混合玻璃丸等磨料）轟擊金屬表面，使金屬表面發生塑性形變，引入殘余壓應力達到強化金屬表面的目的的噴丸強化設備。不同于像傳統噴丸機，高壓射流噴丸機的驅動載體為水，同時混合丸粒作為強化介質，或者直接由水作為強化介質，其具有很多傳統噴丸強化機所不具備的優勢。

目前我們的高壓水射流噴丸機種類：

• 純水高壓水射流噴丸，純水高壓水射流噴丸機，以純水作為噴丸和強化介質；
• 前混合高壓水射流噴丸，是先將丸粒和水混合，然后在加壓噴射出去；
• 后混合高壓水射流噴丸，是先將水加壓，然后將磨料混合進去，驅動后噴射；

高壓水射流噴丸機主要部件：

高壓水泵、水箱、噴嘴、CNC行程機床、數控噴丸控制系統、電器系統，液流閥等；

根據每臺設備定制噴丸速度、能量轉換等自動計算EXCEL計算文檔工具。

高壓水射流噴丸制造商：

江蘇高壓水射流噴丸機制造商，生產各種型號高壓水射流噴丸強化機，可以用于工業噴丸強化生產、高校、研究所金屬材料抗疲勞和強化實驗室，在前沿技術研究、課題立項、期刊發布方面，可以起到很好的輔助試驗。

超音速噴丸強化機，是利用超音速高壓空氣作為載體，驅動大量固體硬質微粒，以超高速轟擊金屬表面，由于固體微粒數量大、質地硬、彈性好、速度快，使金屬表面發生塑性形變，引入殘余壓應力，達到噴丸強化的效果的設備，金屬表面可以實現納米化。

超音速噴丸機主要構成：

超音速噴嘴、CNC工件固定臺、氣壓系統、機械手、參數監控和數控系統。

超音速噴丸強化機的關鍵部件是噴槍,需要按照拉瓦(Laval)噴嘴原理設計,氣流經收縮段進入狹窄喉部到擴展段而獲得超音速(為300~1200m/s)。氣源采用壓縮空氣或其它高壓氣體，氣體分為兩路,一路通向送粉器,攜帶粉末進入噴槍;另一路接加熱器,而后進入噴槍。噴槍可以固定在機械手上,實現三維六個方位的控制。工件放置在操作室的載物臺上,載物臺可以旋轉360度,操作室連接粉末回收系統,粉末回收后可以重復使用。在噴槍處有氣體壓力傳感器,加熱器有溫度傳感器,將數據輸入到計算機中實現預設參數的程序控制。顆粒的速度采用激光測速儀和雙相流束攝像系統,如圖3所示。圖3中1~5為激光觀察,氣/固雙相流束的攝像系統,它可快速攝錄自噴嘴到工件的束流狀況,圖3中6~16為噴射的粒子速度測量系統,圖3中17-21為另一種“軌道”法測量粒子速度的方法,兩者可共用一個高速攝像儀。

超音速噴丸金屬表面納米化的應用前景

(1)提高金屬結構件的抗磨損性能,延長工件的使用壽命。由于表面納米化層硬度高,可以改善切削刀具、沖壓模具以及各種轉動軸或滑動部件的服役期,如雍興平等[2通過表面納米化提高碳鋼硬度兩倍以上。

(2)改善焊接接頭中包括焊縫、熱影響區和基體材料的組織不均勻性,提高焊接接頭的性能；
(3)加速滲碳、氮及滲金屬過程或改善滲層質量。表面納米層晶界密度高,晶界作為易擴散快速傳質的通道,因此金屬工件預表面納米化處理,可以降低滲制溫度或縮短周期。若對滲層進行后表面納米化處理,預期會改善其性能,文獻中稱為“復合處理”；
(4)改善金屬材料抗疲勞性能。已知金屬疲勞裂紋源于材料表面,而塑性變形表面納米化層伴隨著壓應力,故可有效抑制裂紋萌生,同時內部粗晶組織又可減緩其擴展；
(5)改善金屬構件的應力腐蝕性能。由于該技術使材料的表層引入很大的壓應力,因此可顯著改善金屬材料的抗應力腐蝕行為；
(6)改善普通切削加工表面動摩擦的潤滑性能或滑動件的密封性能。

目前超音速噴丸強化學術領域研究資料還不算豐富，是比較理想的研究課題，適合做課題研究和期刊發表等。

江蘇超音速噴丸機制造廠家，可以為全國生產制造超音速噴丸強化機，產品適用于高校抗疲勞實驗室、材料研究所應力分析實驗室，工廠金屬表面處理等，產品質量穩定可靠，歡迎垂詢！

目前有兩類服務模式：

• 聯合現在合作的高校和研究所，在課題立項上提供指導，確定課題方向后，采購需要的噴丸強化系列設備，在工藝技術探索和試驗成功后，選擇發布期刊，申請專利：這種方式可以最大程度上節約噴丸強化試驗設備成本，只需要定向采購，但研究范圍較窄；
• 自行采購噴丸設備，然后根據設備指導選擇課題，探索試驗，發布期刊，申請專利：課題范圍廣，選擇性大，但成本高。

我們為客戶提供的期刊發布服務和專利申請服務等一系類其他服務，均基于設備采購、維護、更新等合作，屬于免費售后支持。

目前我們和MFN、shotpeener等均有合作關系，并協助客戶發布多個高因子期刊，及其他期刊，我們始終在為客戶不斷提供溢出價值，一次合作，終身朋友，希望我們能有機會為您效勞！

就當前噴丸強化和抗疲勞課題探索方面，涉及精控噴丸、高壓水射流噴丸、超聲波噴丸、激光噴丸、超音速噴丸等方面。科研的道路上，您并不寂寞，江蘇世紀銘豐與您同行。

• 高校、研究所噴丸強化抗疲勞實驗室方案，因為高校和研究所主要是對新型噴丸強化技術在抗疲勞處理中的效果，噴丸方案等方面的探索研究，所以主要實驗室建設方案，以噴丸設備品種多（包含精控噴丸機、高壓水射流噴丸機、空化噴丸、濕式噴丸、超聲波噴丸、激光噴丸、超音速噴丸、等離子噴丸設備等），噴丸機通用性強（能適應各類材質、形狀的工件噴丸，但一般不會處理大型工件噴丸），安全性要求高，精密度高，性能潛力極限強為特點；同時配備噴丸阿爾門試片、阿爾門弧高測量儀、覆蓋率檢測儀、應力分析全套設備，除此以外，我們還要在課題交流、一流高校強化試驗機構合作、專利申請、期刊發布方面提供支持。
• 企業噴丸強化實驗室方案相對較為簡單，因為企業噴丸強化實驗室主要用于工件噴丸強化工藝的探索，尋找的是經濟、穩定的噴丸工藝參數，所以只需要根據需要采購合適的噴丸機品種，以及配套設備以及檢測設備即可，對于復雜的噴丸試驗，可交給外協工廠和單位代工試驗，或者直接選擇噴丸強化代工服務。現實中企業的噴丸試驗一般都是直接在工業通用噴丸機上完成，不需要額外采購實驗室專用噴丸機。

噴丸強化抗疲勞實驗室方案出具：

• 提交學校、研究所、企業信息，聯系人信息，采購和建設預算，對實驗室技術要求；
• 對實驗室研究課題方向的確定，期望期刊發布方向，以及后續實驗室功能和業務遠望；
• 我司提供噴丸強化實驗室，具體設備采購方案，高校聯合交流指導方案，期刊方案，預算報價等。

番外篇：

就目前我國噴丸強化表面改性處理方面的發展來看，還是相對落后于國外，不少大型噴丸設備還需要進口，在噴丸強化抗疲勞方面的學術研究也不算多，具有很大的課題發展和論文開拓潛力，特別新型的高壓水射流、超聲波、激光、超音速噴丸方面，探索的更少，希望在我們一起的努力，早日開拓新的局面。

我們將堅定不移的為各高校、研究所、企業人才提供高端噴丸強化設備和抗疲勞實驗室方案，歡迎了解。

GMS-1型屬于我司空化射流噴丸機的高校實驗室、研究所強化分析機構專用型號，這是一款定制型射流噴丸機，根據客戶的具體需要可以搭配不同的配置方案，產品 具有質量好和系統穩定以及精度高的特點，已經在一些高校和實驗室使用，并根據反饋信息不斷升級更新換代。

空化射流噴丸強化機原理：

空化射流噴丸機，是利用高壓水泵將高壓水射流噴射到工件上完成噴丸強化的設備，但是整個射流噴丸強化過程中，包括工件，射流系統，完全浸沒在水中，而水射流是經過空化噴嘴，空化后噴射到水介質中，并沖向工件，而真正起到噴丸強化最用的，是空泡沖擊工件，發生潰滅，產生的巨大沖擊，打擊在金屬表面，造成塑性形變，完成噴丸強化。

空化射流噴丸強強度優勢：

可以以較低的壓力獲得超高的噴丸打擊力度（GPa），達到強力噴丸效果；還有射流穩定性優勢等。

為什么實驗室需要專用的數控空化射流噴丸機：

實驗室不同于工業生產，實驗室是為了試驗材料性能以及噴丸工藝效果，為科研和工業生產提供技術理論支持，也需要發布相關科研突破論文和期刊，需要進行學術交流，這些都需要精準可靠的噴丸參數和設備以及工藝支持。

1.能夠精確的做系統性工藝試驗，比如可以控制射流以0.00001MPa的精度，不斷疊加或者下降，來尋找一定射流壓力范圍內的工藝差別，在某個壓力下發現技術突破，比如發現15.00675MPa的射流下，噴丸強化發生技術突破型成果，而普通射流噴丸強化機的精度可能只有0.05Mpa，而手持式高壓射流清洗機以及普通射流清洗強化機，精度、角度、時間間隔等更差，無法發現這個技術突破；

2.自動化更高，系統更穩定，高精度和自動化設備，可以避免大部分試驗中的人為誤差，排除不少偶然性誤差因子，可以避免很多干擾，保證試驗參數的準確，工藝的穩定；

3.在論文期刊發布過程中，高效穩定、精確的射流噴丸機系統，可以提高重復試驗、平行試驗、再現試驗、驗證試驗的準確性和穩定性，避免不必要的爭論和質疑，為技術突破和學術交流提供支持。

我們以嚴謹的態度，豐富的經驗，精準的生產流程，聯合高校和研究所，為實驗室提供高標準定制空化水射流噴丸強化機，為噴丸強化和抗疲勞學術貢獻力量。

噴丸設備類型：

• 精控噴丸強化機（包括4自由度、6自由度數控噴丸機、超音速噴丸機、噴丸機器人等）
• 高壓水射流噴丸強化機（純水高壓射流噴丸機、混合高壓水射流噴丸機）
• 超聲波噴丸強化機（便攜式超聲波噴丸、沖擊機、超聲波噴丸成型校正機器人）
• 激光噴丸強化機（多型號）

應力分析和疲勞測試設備：

• 阿爾門試片
• 阿爾門測量儀（噴丸弧高測量儀）
• 噴丸覆蓋率檢測儀
• 全套的抗疲勞測試設備、軟件系統

需要噴丸試驗的情況：

• 主要為高校和研究所金屬噴丸強化改性探索提供噴丸設備和檢測服務，以方便確定課題，并為發布期刊論文提供支持；
• 為企業產品噴丸強化方案提供探索，尋找最合適的噴丸強化方案，應用到工業生產中去。

噴丸試驗代工服務流程：

• 提交單位或個人信息、地址、工件材質、構形、重量、尺寸、噴丸試驗面（實際噴丸面）等信息；
• 選擇噴丸機型號和噴丸技術參數以及要達到的噴丸效果；
• 我們會聯系您，為您確定噴丸試驗地點和設備以及方案、價格；
• 我們會上門為你直接處理相關噴丸服務，或者和您一起前往試驗實驗室；
• 簽訂合作協議，進入合作，反饋回訪。
• 實驗室主要為我司噴丸強化工廠、采購我們噴丸設備的高校、研究所抗疲勞噴丸強化實驗室，和部分采購我司設備的企業。

江蘇世紀銘豐作為專業噴丸機制造、噴丸強化代工等金屬表面改性技術服務商，立足江蘇，依托上海，聯合高校、輻射全國、走向世界，為金屬噴丸強化、抗疲勞改性事業，奮斗不息！

近年來，隨著超聲波技術的發展，尤其是大功 率超聲沖擊設備制造技術的日益成熟，應用高能超聲波產生的沖擊波進行金屬板料的塑性成形與校形 成為了可能。

以高頻率(一般在20kHz以上)、?高達數千瓦功率的超聲波作為能量?源，通過換能器轉換為同頻率的縱波 機械振動能量，再通過變幅桿進行放大，高能量密度的機械能沖擊波作用?于金屬表面，使金屬板料發生彎曲變 形，由此實現金屬板料的噴丸成形和?校形。由于其工藝過程和原理類似?于傳統的噴丸工藝，所以稱為“超聲波”噴丸成形與校形。

近年來，隨著超聲波技術的發?展，尤其是大功率超聲沖擊設備制造 技術的日益成熟，應用高能超聲波產?生的沖擊波進行金屬板料的塑性成 形與校形成為了可能。高能超聲波?噴丸成形和校形技術其設備成本低、 工件性能高、適用性廣、且工藝過程 環保，在美國和歐洲一些國家的航空 航天部門已經得到了重要應用，?但我國的研究和應用尚處于起步階段。

超聲波噴丸成形與校形技術

1基本原理

超聲波噴丸技術利用高能量密度的超聲波經沖擊介質(鋼質撞針或 者彈丸)沖擊金屬材料表面，在金屬?材料表面產生遠大于材料動態屈服?強度的巨大沖擊力，從而引發材料表?面劇烈的塑性變形。材料表面層的 微觀組織由于這種劇烈的塑性變形?而得到極大的碎化(可達納米級別)， 產生密集、均勻且穩定的位錯增殖。?與此同時，材料內部誘導產生了高幅?的殘余壓應力分布，當殘余壓應力積 累到一定程度時，板料會發生宏觀的?彎曲變形使其內部力系重新達到平衡，并形成新的內部應力分布。通過 調整超聲波噴丸的不同參數，便可以產生相應的殘余應力場分布，實現板 料光滑曲率的精密成形與校形。

2技術特點

超聲波噴丸成形和校形相較于?其他成形與校形方法，技術優勢十分明顯，主要體現在以下幾個方面。

?(1)可實現較厚板材的成形。由于其特有的高應變率效應，能夠產生幅度和深度更大的殘余壓應力場， 實現更大曲率半徑的成形和校形，在 厚板局部成形和校形方面具有獨特 的優勢。在厚度不大于22mm的鋁合金板材上可以成形和校正形狀，而 傳統機械噴丸成形則因板材太厚而 不能有效成形和校形。

(2)能實現復雜形狀工件的成 形和校形。超聲波噴丸設備結構簡?單、操作方便，能夠對復雜的結構件 (如腔體)進行局部成形處理，設備的工藝參數少(超聲波發生器的頻率、 撞針規格、振幅)，可控性好，對于不?同變形特征的成形和校形過程選取?適用的設備工藝參數，可控制金屬板 料表面的殘余應力大小和深度，從而?達到控制金屬板料表面殘余應力場?的分布，可實現金屬板料的精確成形和校形。?

(3)成形后的材料綜合性能較其他噴丸成形方法好。與其他噴丸?成形相比，超聲噴丸成形后的板材表 面光滑、粗糙度良好。撞針垂直方向 撞擊材料表面，且速度要小于傳統丸 粒，撞針撞擊部位的圓度和表面粗糙 度精度高，而這些因素都使噴丸處理?后的工件表面粗糙度值下降。除此?之外，超聲波噴丸進行成形的同時所產生的殘余壓應力是傳統噴丸及激?光噴丸的數倍，更大的殘余壓應力值 提高了工件材料的抗疲勞、抗腐蝕及抗變形的能力。

?(4)無污染。機械噴丸成形需要在每次噴丸結束后對彈丸進行收 集、清洗、分級以及破粒去除，而超聲 波噴丸成形采用的鋼質噴丸介質不 容易磨損，長時間作用磨損后也很 方便更換，是一項無污染綠色制造技 術。

(5)設備的成本低。超聲波發生器尺寸較小、能耗低，整個超聲波 噴丸裝置可做成移動便攜式，應用場 所不受限制，完全可以在車間生產線 進行現場作業。

3研究和應用進展

超聲波噴丸強化、超聲波噴丸成?形與超聲波噴丸校形統稱為超聲波?噴丸技術，是最近十幾年興起的一種?表面處理技術。超聲波噴丸強化技 術主要是利用彈丸或撞針對金屬材 料表面進行高速重復沖擊使其產生 硬化層，以達到提高金屬零件的表面?強度、疲勞壽命等目的。超聲波噴丸?校形與成形技術則是通過撞擊產生?殘余應力，迫使板料產生宏觀彎曲變 形，在材料“增壽”的同時，達到成形?與校形的目的。超聲波噴丸強化技?術相對比較成熟，已有較廣泛的應用 及研究報道，而超聲波噴丸成形與?超聲波噴丸校形研究和應用報道則?比較少。

2005年，烏克蘭Pmk叩enko等14l 提出一種新型的超聲波噴丸設備專 利，采用撞針作為工具頭，又稱為超 聲波噴丸。他們用該設備處理大型 平面，有效提高了表面硬度，材料的 表面粗糙度也優于傳統噴丸。

2006年，俄羅斯Statnikov等 比較了在超聲波噴丸中采用撞針和?丸粒效果的不同。結果證明了采用 撞針的超聲波噴丸工藝在材料表面 所產生的應力要大于普通超聲波噴丸。

2007年，英國謝菲爾德哈勒姆?大學的Rodopoulos等對比了數控 噴丸、激光噴丸和超聲噴丸(工具頭為撞針)3種方式對2024一T35l鋁合 金疲勞壽命的改善效果:(1)3種表 面處理工藝均能在表面產生殘余壓 應力，應力幅值為220MPa左右。前?兩種方式在距離表面100—300um處能產生更高和更均勻的殘余壓應力， 而超聲噴丸在距離表面0.14~1.1mm?處產生的殘余壓應力更好。激光噴丸和超聲噴丸產生的最大殘余壓 應力層為1.6mm左右，數控噴丸為?1.1mm。(2)數控噴丸和超聲噴丸明顯的提高了材料表面的硬度，而且超聲噴丸的有效深度要好于數控噴丸，?其峰值存在于距離表面150um處。 而激光噴丸產生的影響較小，可忽 略。(3)數控噴丸對于表面粗糙度?提高了18%，激光噴丸7%，超聲噴 丸8%。結果表明，材料經超聲波噴 丸后具有最好的綜合機械性能。

1996年法國SONATS公司開始 了超聲波噴丸技術的研究，1999年 開發出第一套超聲波噴丸設備及其 相應的超聲波噴丸工藝，目前已推 廣應用于航空航天、造船及汽車等 行業。SONATS公司對機翼蒙皮局 部變形進行了矯形處理(如圖l所 示)用。

2001年，KSA公司著手研發了?7軸數控噴丸設備，并在之后與空中?客車公司合作的A380、A318/A340 等諸多項目中發揮了重要作用。發?展至今，已經成為國際上飛機大型板 件成形的先進工藝技術，但同時由于 飛機壁板這種成形對象的尺寸過大、?材料屬性的不均勻和加工硬化等無?法精確預測或在線預測的因素影響，?數字化噴丸成形后的航空結構件仍?舊需要使用便捷、靈活的超聲波噴丸?進行局部成形和校形，KSA公司提?出了采用超聲波噴丸成形和校形技術。

美國Integty?Testing Laboratory公司與法國SONATS公司同時提出了采用機械手臂進行數控超聲波噴丸成形的技術。圖2為IntegrityTestLab公司研制的機械手臂數控超聲噴丸成形設備,率先推進了超聲波噴丸成形和校形設備的數控化。

中航飛機股份有限公司西安飛機分公司與南京航空航天大學聯合開展了C919飛機機翼整體壁板超聲波噴丸成形和校形工藝驗證研究,在3-22mm超硬鋁板上進行超聲波噴丸成形和校形試驗,獲得了滿意的效果,形成了公司適用的超聲波噴丸工藝規范文件。
超聲波噴丸成形的振幅、覆蓋率以及噴丸時間等工藝參數如果選擇不當,會造成噴丸工件表面質量的變差,噴丸過度會造成疲勞壽命的下降,因此,需按照工藝規范文件進行操作和選擇工藝參數。

關鍵技術分析

超聲噴丸成形和校形技術具有很大的發展潛力,跟國外發達國家相比,目前國內在設備和相關工藝技術研究方面均剛起步。需要盡快開展超聲波噴丸成形和校形關鍵技術的研究工作。

(1)超聲噴丸效能的最優化問題。

超聲波噴丸過程復雜，涉及到機 械學、聲學、振動學、電學等諸多 學科，要想取得最佳噴丸效能， 應綜合考慮各個噴丸參數對噴 丸效能的影響。如超聲波發生 器頻率及工作功率、撞針直徑及 數量、撞針分布密度、撞針振幅、 噴丸時間等，均衡設定各個噴丸 參數，取得最佳噴丸效能是一個 值得國內外學者研究的大問題。

(2)超聲波噴丸參數和板 料成形量/校正量之間的定量 關系和殘余應力場的有效控制。

成形量和校正量是評價超 聲波噴丸成形和校形效果最直 接的指標，而塑性變形量是由殘 余應力場決定的。因此，需要通 過理論計算、試驗研究、測試以 及有限元模擬等手段建立超聲 波噴丸參數與殘余應力場的大 小和分布的對應關系，再進一步建立殘余應力場與板料成形量/校 正量的計算模型，三維殘余應力場的 獲得是值得研究的重點問題。

(3)利用有限元分析軟件對超 聲噴丸過程進行數值模擬時模型的?精確建立。

由于噴丸過程是一定數量的撞針同時間沖擊工件表面，工件表面受到各個撞針的動載作用，同個工具頭上各個撞針的沖擊方向和沖擊力大小有可能不同，而這些因素都會不同程度地影響到工件表面形貌及機械性能，所以整個物理過程非常復雜，很難建立精確的工件受噴模型。此外，撞針和材料在高應變率下的材料屬性很難給定，接觸和摩擦條件也難以準確描述，使得精確建立超聲噴丸過程的有限元模型十分困難，影響到有限元模擬的準確性。

(4)超聲波噴丸成形和校形工 藝規劃方法與準則的建立。

通過大量的基礎試驗，研究確立 超聲波噴丸參數對成形和校形變形 規律的影響，對不同變形特征的零件 進行成形和校形的試驗和測試，分析 超聲波噴丸參數對該區域流線形態、 表面質量、成形精度、殘余內應力、疲 勞壽命的影響，得到超聲波噴丸參數 的取值范圍和適用場合，從而形成復 雜變形特征的金屬板件超聲波噴丸 成形和校形工藝的設計方法及準則。

總結和展望

(1)超聲波噴丸成形和校形是?一種新型的綠色高效噴丸新技術，豐 富了板料的塑性成形與校形技術，與 傳統機械成形與校形技術相比，其執行機構輕巧、容易實現自動化控制、?板料校形能力和范圍大、表面質量?好，在航空航天領域具有廣闊的應用前景。

?(2)超聲噴丸成形和校形技術能用于解決目前飛機制造中大厚度、?復雜曲面的機翼整體壁板局部噴丸?成形與變形校正的問題，顯著提高飛 機機翼壁板的制造精度和生產效率， 并降低生產成本。

(3)結合當前超聲波噴丸成形?和校形技術的研究現狀，超聲波噴丸 技術要推廣到工程實際應用，還需要?深入地研究超聲波噴丸成形與校形工藝對材料實施成形和校形效果的研究，加強對大尺寸、大厚度復雜變形零件的應用探索，并開展預應力超聲波噴丸板料成形與校形技術。提高復雜板料變形的成形和校形能力以及精度。

通過對超聲波噴丸成形和校形技術理論和應用的深入研究，該項新技術必將具有廣闊的應用前景。

我們始終堅守噴丸強化設備第一線，為您提供高度集成、定制型超聲波噴丸強化、噴丸成形機器人，產品質量可靠，售后及時，培訓到位，歡迎致電咨詢。