是的,如果控制不当,喷丸强化会显著影响钛合金零件的尺寸精度与几何形状。该工艺通过高速弹丸轰击表面以引入压缩残余应力,既能提升疲劳性能,又可能导致形变失控。因此,在高完整性零件的工艺工程中,平衡这两者是关键控制环节。
喷丸通过使材料表层发生塑性变形来工作。表层的这种“拉伸”会产生压缩应力层,从而抑制裂纹的萌生与扩展。然而,在受约束的零件中,这种局部表面膨胀必须得到补偿。在薄壁结构、不对称几何或具有加工残余应力的零件中,这种膨胀可能导致翘曲、弯曲或扭曲。其效果类似于双金属片受热后产生的弯曲现象。对于通过钛合金CNC加工服务制造的精密零件而言,即使微米级的变形也可能导致超差。
要减少变形,需通过工艺控制与前期验证的综合方法进行主动管理。
喷丸前应力消除: 最关键的一步是在喷丸前对零件进行CNC加工应力消除热处理。此过程可去除铣削与车削过程中产生的残余应力,使零件在喷丸时处于稳定、均匀的初始状态。若对高应力状态下的零件进行喷丸,极易出现不可预测的变形。
装夹与遮蔽: 对关键基准面与高公差特征应采用遮蔽措施以避免直接喷丸。此外,可使用专用夹具在喷丸过程中保持零件的设计形态,通过物理约束抵消导致翘曲的作用力。
精确的工艺参数控制: 喷丸强度(通过Almen试片测量)、覆盖率、介质类型(尺寸、形状及材料)与入射角度均需严格定义与监控。对于薄弱特征区域,应降低喷丸强度,以在达到期望压应力的同时不损害结构稳定性。通常可通过CNC原型加工在样件上优化参数后再用于量产。
迭代验证与工艺优化: 对复杂或高价值部件,必须进行首件验证。喷丸后通过CMM测量几何变化,如变形超出允许范围,则调整工艺参数或喷前应力消除方案,并重复测试直至结果稳定符合规范。
对于航空航天领域的关键部件,喷丸后常会进行低温应力回火(又称“回收退火”)。此步骤可在不显著削弱压缩应力的前提下,适度释放峰值应力,稳定零件并降低长期形变风险。同时,关键基准面有时会在喷丸后进行精磨或CNC精密磨削,但必须谨慎控制磨削深度,避免破坏压应力层。
虽然喷丸过程确实会带来尺寸精度风险,但它是可控的。关键在于选择理解金相机理且具备数据化控制流程的供应商。通过应力消除处理、优化喷丸参数、合理装夹与严谨验证,可确保在不影响几何精度的前提下,充分发挥喷丸在钛合金疲劳寿命提升中的巨大效益。