运20巡航最大速度：30米机翼捶打成形

运20巡航最大速度：30米机翼捶打成形我们刚生产出的零部件，大家可以想象成是一些饼干，饼干内外有各种缝隙，一掰就碎，零部件内外部其实也一样，多多少少也会有各种看不见的瑕疵。这些小瑕疵、缝隙或者弱点部位，经过一段时间的拉扯后，裂痕缝隙越来越大，最终导致零件断裂故障，也就是我们常听到的金属疲劳。【喷丸撞击形成小陨石坑，增加了零件表面积，也在坑附近产生了残余应力区，能承受更多的形变而不受内伤，就不容易疲劳】先说下什么叫喷丸。加工技术里，有喷砂、喷丸、抛丸三种看似差不多，但需求几乎完全不同的工艺。虽然都是靠喷出固体进行加工，喷砂主要用于除锈打磨，喷的是带棱角的砂砾，相当于是用一个砂轮不断打磨零件。喷丸或者抛丸则是用硬度很高的小钢球或特种陶瓷球，对零部件表面进行强度加工，通过不断撞击金属表面，增加材料韧性强度。其中，喷丸是压缩空气驱动钢球运动，加工过程较为精确，加工速度会慢一点。抛丸是用飞轮抛射钢丸，一般用于不那么精密的大批量处理。

运20使用喷丸成形技术制造超大型零件，这个消息背后有着有趣的原理，跟我国章丘铁锅的制造过程还有些联系，只不过该技术此前只有美国几个公司掌握并垄断。那么这种跟造锅类似的技术，有何难度？对大飞机生产又有什么重大意义？

【运20研制成功的背后，是大量不太被人了解的高新加工技术的支持】

央视披露了运20“鲲鹏”运输机生产相关细节，提到超临界机翼壁板，对强度和韧性的要求非常高，因此零件加工过程使用了【喷丸成形】的独特技术。经过喷丸加工之后，部件抗疲劳寿命会增加数十倍以上。

乍一听这个技术云山雾绕，有些黑科技的意思，但其实与我国著名的章丘铁锅制作工艺，还真有些相似。

先说下什么叫喷丸。加工技术里，有喷砂、喷丸、抛丸三种看似差不多，但需求几乎完全不同的工艺。

虽然都是靠喷出固体进行加工，喷砂主要用于除锈打磨，喷的是带棱角的砂砾，相当于是用一个砂轮不断打磨零件。

喷丸或者抛丸则是用硬度很高的小钢球或特种陶瓷球，对零部件表面进行强度加工，通过不断撞击金属表面，增加材料韧性强度。其中，喷丸是压缩空气驱动钢球运动，加工过程较为精确，加工速度会慢一点。抛丸是用飞轮抛射钢丸，一般用于不那么精密的大批量处理。

【喷丸撞击形成小陨石坑，增加了零件表面积，也在坑附近产生了残余应力区，能承受更多的形变而不受内伤，就不容易疲劳】

我们刚生产出的零部件，大家可以想象成是一些饼干，饼干内外有各种缝隙，一掰就碎，零部件内外部其实也一样，多多少少也会有各种看不见的瑕疵。这些小瑕疵、缝隙或者弱点部位，经过一段时间的拉扯后，裂痕缝隙越来越大，最终导致零件断裂故障，也就是我们常听到的金属疲劳。

【客机的加压减压，令一个窗户上的小缺陷出现金属疲劳，导致2架德哈维兰彗星客机空中解体，数十人遇难，也正是因此，飞机不再使用尖锐的方形窗框，都是圆角为主。金属疲劳威胁很大】

这时就体现出喷丸强化的作用了。喷丸的速度可达时速100公里，可以看成是一个个的小钢锤，经过大量钢球的高速碰撞，金属部件表面被不断锤击后，零件表面产生残余应力层，相当于套了一层高韧性外衣，有了这套外衣吸收和释放形变能量，零件寿命自然大幅提升。

【三万六千次捶打后形成的章丘铁锅，使用寿命得到了极大提升，可以“一锅传三代”】

喷丸的优点我们现在知道了，但是这种加工技术，还只能算是喷丸加工里的强化方面。而运20用的则是【喷丸成形】技术，比单纯的强化更为复杂。

【喷丸强化】相当于刀耕火种的粗狂式加工，【喷丸成形】则是无土栽培的精耕细作。

喷丸强化，只需要大致确保表面被钢球击打过几遍即可，是强化工艺。

喷丸成形，则是一项钣金工艺，产品有形状要求，这就需要对喷丸全过程进行精细化控制。

著名的章丘铁锅，经过上万次锻打，将一块铁板逐渐锤成半球形，与喷丸成形原理基本相同。但章丘铁锅对铁锤的控制方面，相比喷丸成形，可谓是小巫见大巫。

【章丘铁锅，从铁板原料到成品的锻造过程，其实与喷丸成形技术原理一致，全程都需要对锤击进行控制和调整】

喷丸成形加工过程中，弹丸材质、击打次数、击打部位、击打速度都需要提前研究计算好，也就是需要借助数控喷丸机来加工。通过控制每一个小球的击打位置和速度，一点点控制材料表面弯曲形变，最终让材料外形向着设计目标转变，制造出抗疲劳，同时符合外形要求的零部件。

而之所以用这种方式加工，除了能增加材料强度外，最大的优点就是方便制作超大型零部件。若是小零件直接冲压或者冷锻即可，但是如果零件有十几米甚至几十米长呢，一般的加工方式就比较困难了，若是将大零件拆成小零件加工再接起来，强度或重量就会受影响。有了喷丸成形，就可以将运20的巨型机翼壁板一次加工成型。

【喷丸成形非常适合生产外形不规则，还需要一体成型的大型机翼】

此外，这个技术还有一些其他优点，那就是不需要模具和复杂的专门工装，有点像3D打印，只要有足够空间，通过调整设备软件参数，就可以很方便的加工各种大型零部件，对工厂来说无疑可以降低成本、提高产量，生产也更为灵活。

喷丸成形技术是二战后，美国洛马公司创造并慢慢发展起来的，目前国内外用到的地方还不算少，但是像大型机翼整体壁板这种级别的，超高难度的加工技术，此前只有美国少数几家公司垄断，波音空客就是靠大量使用该技术加，获得了性能优异的机翼部件。这些机翼甚至超过30米，靠喷丸技术一次成型。

【喷丸成形乍看原理很简单，但就像我们常说的，原理越简单的东西，想做精做好就越难】

国内的喷丸成形研究，也与其他高新技术一样，一开始都面临国外技术封锁、国内基础研究薄弱的困境。但一代代的科研人员白手起家，从机械控制到数字控制，历经40余年不断发展后，已经能自主完成从ARJ-21到运20的机翼整体壁板加工，靠实力打破喷丸成形技术的垄断，逐步造出中国自己的大飞机。

这也就是为什么说大飞机很重要，造大飞机不容易。一架飞机背后，需要多少配套设施的技术支持，需要打破多少技术垄断，需要提前布局摸索多少年，又需要弥补与国外多少年的差距？这些旧“账目”，都是默默藏在大飞机成就背后的功臣。

【喷丸技术背后，是大量复杂细致的基础科学研究，越简单的东西，背后原理可能越复杂】

小小弹丸，在无数科研人员的加持上，不仅改变了零件形状，也改变了国家航空制造业的发展。但这种技术还在不断发展，随着部件结构和组成越来越复杂，对加工要求也越来越高， 双面喷丸成形技术、激光喷丸成形技术、超声喷丸成形技术等新技术，都有着不可限量的前景，我们还需要再接再厉，再创佳绩。