航空航天装备对材料性能的要求近乎苛刻:需承受温度、交变载荷、高速气流冲蚀及微动磨损等复杂工况。作为表面工程领域的关键耗材,铸钢丸通过喷丸强化技术显著提升零部件的抗疲劳性能,已成为航空发动机叶片、起落架、涡轮盘等关键部件制造中不可或缺的工艺环节。
一、铸钢丸技术原理
铸钢丸通过高速弹丸撞击金属表面,在亚表层形成残余压应力层和表面形貌改性,其核心作用机制包括:
残余压应力抵消:铸钢丸飞行器部件在服役中承受拉应力,喷丸引入的压应力场可中和部分工作应力,延缓裂纹萌生。
表面晶粒细化:弹丸冲击导致表层晶粒破碎,形成纳米级晶粒结构,提升材料硬度与耐磨性。
几何形貌优化:可控的表面粗糙度改善润滑条件,降低微动磨损风险。
二、航空航天领域的核心应用场景
航空发动机关键部件
涡轮盘:承受离心载荷与热疲劳,喷丸强化可盘缘裂纹扩展。
压气机叶片:避免砂尘侵蚀导致的点蚀,维持气动外形精度。
燃烧室火焰筒:增强高温合金抗氧化性,延长热端部件服役周期。
三、铸钢丸的选型与工艺控制要点
航空航天用铸钢丸需满足高纯净度、均匀硬度(HRC40-50)及球形度(≥90%),避免杂质引发应力集中。
针对钛合金等活性材料,采用陶瓷丸或不锈钢丸替代以防止氢脆。
覆盖率控制:通过阿尔门试片测定覆盖率,确保强化效果均匀性;
弹丸速度:空气压缩机压力与喷嘴设计影响动能传递效率,需根据材料厚度动态调整;
多角度喷射:采用机器人自动化喷丸系统,实现复杂曲面全覆盖。
铸钢丸作为航空航天制造的“隐形守护者”,通过微观层面的材料改性,直接决定了宏观装备的可靠性与寿命。