近日，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所高能超聲波技術(shù)團(tuán)隊(duì)以大功率超聲波驅(qū)動(dòng)控制及換能器本體技術(shù)研究為基礎(chǔ)，開展了一系列面向薄壁零件形狀校正的超聲噴丸工藝機(jī)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(yīng)力場誘發(fā)薄壁環(huán)件形變預(yù)測模型，并闡明了殘余應(yīng)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(duì)航天等領(lǐng)域薄壁零件的示范應(yīng)用。相關(guān)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(tuán)隊(duì)結(jié)合區(qū)域多撞針沖擊3D動(dòng)態(tài)數(shù)值模型與薄壁環(huán)件殘余應(yīng)力場誘發(fā)形變預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)了薄壁環(huán)件超聲波噴丸處理形變預(yù)測。研究表明，單一殘余應(yīng)力場誘發(fā)產(chǎn)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(nèi)表面的難度略大于外表面；在多殘余應(yīng)力場耦合作用下，薄壁環(huán)件形變的關(guān)鍵影響因素為殘余應(yīng)力場間分布間距；同側(cè)處理時(shí)，可制造波浪形輪廓，而異側(cè)處理時(shí)，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(tuán)隊(duì)利用自主開發(fā)的超聲噴丸校形裝備，針對(duì)航天薄壁回轉(zhuǎn)體等進(jìn)行了校形試驗(yàn)，效果顯著。上述工作成果得到寧波市“3315計(jì)劃”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、寧波市2025科技重大專項(xiàng)、浙江省“領(lǐng)雁計(jì)劃”科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助。