宁波材料所在高能超声波喷丸校形工艺机理及校形示范应用方面取得新进展

近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所高能超声波技术团队以大功率超声波驱动控制及换能器本体技术研究为基础，开展了一系列面向薄壁零件形状校正的超声喷丸工艺机理研究，探究了超声波喷丸处理过程中撞针的冲击特性，建立了多残余应力场诱发薄壁环件形变预测模型，并阐明了残余应力场作用下薄壁环件的变形规律。利用自主开发的超声喷丸校形装备，完成了针对航天等领域薄壁零件的示范应用。相关研究成果以Numerical and experimental studies on needle impact characteristics in ultrasonic shot peening为题发表在Ultrasonics。

该团队结合区域多撞针冲击3D动态数值模型与薄壁环件残余应力场诱发形变预测模型，实现了薄壁环件超声波喷丸处理形变预测。研究表明，单一残余应力场诱发产生的薄壁环件外凸变形随壁厚的增长而逐渐减弱，随处理区域的增大而增大，处理薄壁环件内表面的难度略大于外表面；在多残余应力场耦合作用下，薄壁环件形变的关键影响因素为残余应力场间分布间距；同侧处理时，可制造波浪形轮廓，而异侧处理时，可发现“形变平衡”现象，为局部校形提供理论依据。

该团队利用自主开发的超声喷丸校形装备，针对航天薄壁回转体等进行了校形试验，效果显著。上述工作成果得到宁波市“3315计划”创新团队项目、宁波市2025科技重大专项、浙江省“领雁计划”科技计划项目的资助。