一、簡介
       隨著現代工業的高速發展，作為一種重要的表面強化和加工方法，噴丸技術在各個領域有著重要應用。本專題主要從概念、原理、應用等方面對噴丸技術進行講述。
       首先，什么是噴丸？噴丸是一種將高速彈丸流噴射到金屬表面來提高零件壽命的表面強化工藝。它的歷史可以追溯到公元前2700年。據記載，當時的鐵匠和鑄劍師們就發現，采用錘子捶打金屬的表面，能夠使它們更堅固以防折斷。
       真是佩服古人的智慧啊，所以也可以說噴丸是起源于錘子打鐵。
       到中世紀時，歐洲人在使用馬拉轎車時，認識到凡是經過表面吹沙處理的板式彈簧，使用壽命會更高一些。20世紀初，人們開始使用金屬顆粒對彈簧和大型齒輪的齒根進行噴丸強化處理。
       經過20世紀40年代大批研究者的努力，大家對噴丸工藝的認識提升到一個更高層次，從而推動和擴展了這項工藝的應用范圍。洛克希德•馬丁公司的工程師Jim Boerger從噴丸強化Almen試片中得到啟發，開創了一種現代飛機制造中的先進成形技術——噴丸成形技術。
       因此，需要注意的是，噴丸技術包括噴丸強化和噴丸成形，這是兩個不同的概念，噴丸成形是由噴丸強化演變而來的。
       二、原理
       對噴丸的概念和起源有了大概了解，下面來看一下噴丸強化的內在機理是怎樣的呢？怎么就那么厲害，錘擊一下，就能讓金屬零件變得更“強壯”？看看下面這個示意圖，你就懂了。
       當一個圓球體高速轟擊金屬表面時，會使表層發生塑性變形，而形成一定厚度的強化層，強化層內形成較高的殘余應力，提高金屬的疲勞強度。
       將若干特定數量特定尺寸的小球以一定速度向金屬表面進行噴射時，凹陷部分不斷重疊，就會在金屬表面形成平滑的強化層。        影響噴丸表面質量的因素主要有：噴丸尺寸和形狀噴丸速度、組件表面硬度、噴丸持續時間、噴嘴和表面距離。下圖展示了不同尺寸和形態的噴丸對零件表面的影響。
       三、噴丸加工效果測量工具
       1.Almen試片
       Almen試片是一個非常重要的工具，對于噴丸技術產生的效果，可以采用Almen試片來進行測量。Almen試片是一種硬而平的試片，分為N,A,C三種，如圖所示，Almen試片被四個螺釘定在一個金屬平臺設備上，被一束均勻控制的粒子流轟擊一段特定時間，然而測量試片的彎曲度即代表了壓應力大小。
       2.飽和曲線
       飽和曲線顯示了Almen試片彎曲度和沖擊時間的關系。飽和曲線是通過對Almen 試片給予不同時間的沖擊而產生的。通過彎曲度根據時間繪制時，噴丸流的密度可以由在沖擊時間是雙重點的最優擬合線來決定，在該點上彎曲度有10%的增加。
       四、噴丸過程數值分析方法
       噴丸成形過程機理還沒有被完全理解，因此它的應用通常依賴于經驗和技巧，精確數值工具能夠降低開發成本，上圖為噴丸加工的有限元模擬和噴丸成形過程（AA2024-T351鋁合金）。
       五、超聲波噴丸技術
       超聲波噴丸技術是指利用超聲波轉化而來的機械振動沖擊載荷作用于金屬材料表面，以實現強化或者成形金屬零件的目的。超聲波噴丸技術不僅可以克服傳統噴丸的不足，而且強化效果優于傳統噴丸技術。
       六、應用
       噴丸技術是個“多面手”，在多個領域都有其用武之地。從大飛機制造，到汽車，還有海洋設備、乃至輪胎，醫療設備、體育器械都能看到噴丸加工技術的身影。
       在航空制造領域，噴丸強化技術加工的零部件主要有，渦輪圓盤、壓縮機翼面和底部、航空器輪子、起落架、吊環和小齒輪、機軸、線圈和葉片彈簧等等。
       下面展示了采用噴丸技術加工的一些零部件。
       另外，噴丸成形一直是飛機機翼整體壁板首選甚至是唯一的成形手段。噴丸成形由于具有無需成形模具、準備周期短、場地占用少、設備適用性廣及加工成本低，而且經過后序飽和噴丸可以明顯提高構件疲勞壽命和耐腐蝕性能等顯著優勢，被廣泛應用于飛機整體壁板的成形。
       上圖中展示了ARJ21飛機超臨界機翼壁板復雜氣動外型面。ARK21是首家具有我國自主知識產權的國產ARJ21噴氣式客機，該飛機超臨界機翼壁板的研制成功離不開噴丸成形技術。可以說，小小丸粒不僅成就了ARJ21飛機，也成就了中國民機產業。
       七、噴丸設備
       八、知名公司
       1.德國KSA公司
       德國KSA公司是一家致力于開發自動噴丸成形設備的公司，其開發的自動噴丸成形設備可以完美適用于對航空器部件的批量加工。在過去幾十年里，德國KSA公司生產了數以千計的航空器部件以滿足航空制造需求。快速、精準、可靠、經濟，德國KSA公司已成為噴丸技術領域的引導者。
       多年來KSA與空客建立合作關系，早期為空客制造A310機身壁板，在2001年實現對A380激光焊機身壁板的噴丸成形和校形，并與Baiker公司聯合為空客研制出當時世界上噴丸室最大的數控噴丸成形設備。
       數字化噴丸成形是以數字量形式描述零件及其噴丸成形全過程，并將各階段形成的數據統一管理起來的先進成形技術，比較成功的范例即是德國KSA公司提出的自動化噴丸成形技術。
       2.Straaltechniek國際公司
       Straaltechniek國際公司是全球少數幾個同事設計和生產自動化噴丸以及高端噴砂設備的公司。Straaltechniek國際公司在個性化量身訂做和定向配置機器方面非常靈活，并且盡最大可能滿足消費者的需求。公司可以在全球范圍內提供噴丸加工設備，并建立了完整的銷售和服務網絡。Straaltechniek國際公司主要專注于航空航天工程行業，主要目標是發掘高端金屬制造行業的潛在客戶。
       其他知名公司還有日本TOYO SEIKO公司、Metallizing Equipment公司、SOCIETATEA COMERCIALA公司等等。
       九、展望
       對于噴丸成形技術，其發展趨勢主要有以下幾點：
       1.噴丸成形對象和大型化，需要更大型噴丸成形設備及相應噴丸成形技術
       2.噴丸成形結構復雜化，要求更大的噴丸變形量
       3.噴丸過程智能化，最大限度地把人力從繁雜的噴丸工藝過程中解放出來、提高噴丸質量和效率，而現代科技發展與進步使噴丸過程智能化的逐步實現已經成為可能。