超聲波輔助加工技術在航空制造中的應用研究

2024年3月28日發(作者：竊據)

超聲波輔助加工技術在航空制造中的應用研

究

隨著航空制造技術的不斷創新和發展，越來越多的新技術被應用到航空制造領

域中，成為推動該領域發展的重要力量。其中，超聲波輔助加工技術作為一種新興

的加工方法，其應用在航空制造領域中愈發廣泛。超聲波輔助加工技術具有許多獨

特的優點，這些優點使得該技術在航空制造中發揮重要作用，本文將深入探討超聲

波輔助加工技術在航空制造中的應用研究。

一、超聲波輔助加工技術的特點及優勢

超聲波是指頻率高于20kHz的聲波，并不可見，但是在我們周圍的生活中經常

能夠感受到其存在。超聲波輔助加工技術就是利用超聲波的物理效應來實現材料的

加工過程。具體來說，超聲波輔助加工技術是將一定頻率的機械振動轉換成超聲波

振動，用其對工件進行壓縮和膨脹。與傳統加工方法相比，超聲波輔助加工技術具

有以下優勢：

1.高效性

超聲波輔助加工技術能夠實現高速、高效的加工，可以大大節省生產時間和成

本。例如，在鈦合金輕量化加工過程中，采用超聲波輔助技術可以將加工時間縮短

到原先的1/3。

2.高精度

超聲波輔助加工技術具有高精度的特點，可以精確地控制加工的深度和位置，

確保產品的質量和精度。

3.綠色環保

超聲波輔助加工技術是一種無污染、無噪音的加工方法，對環境十分友好。

4.對于難加工材料的適應性強

鈦合金等難加工材料在傳統加工方法中往往難以加工，而采用超聲波輔助加工

技術可以輕松地完成加工過程，提高了材料的可加工性。

二、超聲波輔助加工技術在航空制造中的應用

1.超聲波輔助制造復合材料

復合材料在航空制造中應用十分廣泛，但是其加工難度較大。通過采用超聲波

輔助加工技術，可以大大提高制備復合材料的效率和質量。例如，利用超聲波技術

可以將碳纖維紗纏繞在輪廓封閉的模具中，然后在高溫下固化得到具有確定幾何形

狀的復合材料產品。

2.超聲波輔助加工鈦合金及難加工材料

鈦合金是航空制造中重要的材料，但是其加工難度較大。通過采用超聲波輔助

加工技術，可以輕松地解決鈦合金加工中的問題，從而提高鈦合金的加工質量和效

率。例如，在飛機結構件的鈦合金切削加工中，利用超聲波技術可以降低切削力，

減少銑削過程中的工件表面熱損傷和切削加工后熱影響區所產生的殘余應力，提高

加工效率和工件表面的質量。

類似地，采用超聲波輔助加工技術，難加工材料的加工難度也可以得到解決。

3.超聲波輔助冷凍壓縮

超聲波輔助制備大型復雜外形的航空板件具有重要意義。將冷壓與超聲波結合

可以提供壓縮溫度更低的加工方法，不僅可以降低材料膨脹和設備磨損，同時提高

生產效率和產品性能。

4.超聲波輔助制造金屬泡沫材料

金屬泡沫材料是一種輕質、高強度、吸音、隔熱、抗振性能優秀的材料。而超

聲波輔助技術可以輔助金屬泡沫材料的鑄造、燒結、高壓冷壓等制造過程，提高金

屬泡沫材料的制造效率和質量。

三、發展超聲波輔助加工技術的必要性

超聲波輔助加工技術在航空制造中的應用越來越廣泛，但是在實際應用中仍存

在許多問題。例如，由于超聲波加工的物理特性，加工時加熱問題難以完全避免，

這可能導致工件變形和應力集中等問題。

因此，我們需要不斷推進超聲波輔助加工技術的研究，通過不斷的模擬實驗和

實際應用，進一步提高超聲波輔助加工技術的穩定性和可靠性。同時，應注重培養

一批較高水平的技術人才，推進航空制造技術的發展。

結語

超聲波輔助加工技術是航空制造領域中一個重要的新型加工方法，其具有高效、

高精度、綠色環保、對難加工材料適應性強等一系列優點。目前，超聲波輔助加工

技術在航空制造中的應用具有廣泛的前景，但仍需要不斷研究和發展。相信在不久

的將來，這種技術將為航空制造領域的發展帶來更多驚喜。