常用的機械表面強化方法有噴丸、超聲沖擊、水射流、表面滾壓等,超聲強化是目前應用最多的一種強化方法,已被廣泛應用在各個領域。超聲強化技術最早是由蘇聯專家提出的,用于提高焊接件的疲勞壽命。從最早的超聲沖擊,已發展出超聲噴丸、超聲振動擠壓、超聲滾壓、超聲振動輔助電火花加工等方法。其中超聲滾壓又包含超聲表面滾壓(ultrasonic surface rolling processing,USRP)、超聲深冷滾壓、超聲深滾等技術。浙江至德鋼業有限公司通過超聲滾壓技術對奧氏體不銹鋼進行表面處理,研究其表面性能的變化。


 超聲滾壓(ya)強(qiang)化示意圖如圖7-1所示。其裝(zhuang)置主要包括超聲發(fa)生器(qi)(qi)、換能器(qi)(qi)、變幅桿(gan)和工(gong)具頭(tou)(tou)。加工(gong)原理是:換能器(qi)(qi)將電信號轉化為(wei)機(ji)械振(zhen)動(dong)(dong)輸出,機(ji)械能通過變幅桿(gan)放大后施加在滾頭(tou)(tou)上,滾壓(ya)頭(tou)(tou)給(gei)材(cai)料表面施加一定的靜壓(ya)力和超聲振(zhen)動(dong)(dong),在靜態(tai)擠壓(ya)和動(dong)(dong)態(tai)沖擊(ji)下,材(cai)料發(fa)生嚴重的塑性(xing)變形。


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 金屬材料在擠壓(ya)和(he)沖(chong)擊作用(yong)下(xia),一(yi)(yi)方(fang)面(mian),晶(jing)(jing)粒破碎,晶(jing)(jing)粒尺寸減小,甚至(zhi)尺寸可以達到納米級,使材料表面(mian)形(xing)成梯度(du)納米結構層;另(ling)一(yi)(yi)方(fang)面(mian),表面(mian)材料的(de)(de)塑性(xing)(xing)流(liu)動,起到“削峰填谷”的(de)(de)作用(yong),提高了(le)表面(mian)光潔度(du)和(he)硬度(du),并產生了(le)參與壓(ya)應力。材料表面(mian)性(xing)(xing)能的(de)(de)變化(hua),對于改善疲勞、磨損、腐蝕等(deng)都是有益的(de)(de)。同時,材料性(xing)(xing)能的(de)(de)改善程度(du)受加工(gong)工(gong)藝的(de)(de)影響(xiang)比較(jiao)大,包括主軸轉(zhuan)速、進給量(liang)、靜壓(ya)強等(deng)參數(shu),滾(gun)壓(ya)次數(shu)也是影響(xiang)強化(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)另(ling)一(yi)(yi)因素。