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(sheng)(sheng)滾壓(ya)強化示意圖如圖7-1所示。其裝置主要包(bao)括超聲(sheng)(sheng)發生(sheng)器(qi)、換能器(qi)、變(bian)(bian)幅桿和(he)工具頭。加工原(yuan)理是:換能器(qi)將電信號轉化為機械振動輸(shu)出,機械能通過變(bian)(bian)幅桿放大后(hou)施加在(zai)(zai)滾頭上(shang),滾壓(ya)頭給材料表(biao)面施加一定的靜壓(ya)力和(he)超聲(sheng)(sheng)振動,在(zai)(zai)靜態擠壓(ya)和(he)動態沖擊下,材料發生(sheng)嚴重的塑性變(bian)(bian)形。


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 金屬材(cai)料(liao)在擠壓(ya)和沖擊作(zuo)用下,一(yi)方面(mian),晶粒破(po)碎,晶粒尺寸減小,甚至尺寸可以(yi)達到納(na)米(mi)級,使材(cai)料(liao)表(biao)(biao)面(mian)形成梯(ti)度納(na)米(mi)結構層(ceng);另一(yi)方面(mian),表(biao)(biao)面(mian)材(cai)料(liao)的(de)塑性流(liu)動,起到“削峰填(tian)谷”的(de)作(zuo)用,提(ti)高了表(biao)(biao)面(mian)光潔度和硬度,并產生了參(can)與壓(ya)應(ying)力。材(cai)料(liao)表(biao)(biao)面(mian)性能的(de)變化,對于改善(shan)(shan)疲(pi)勞(lao)、磨損、腐蝕等都(dou)是有益(yi)的(de)。同(tong)時,材(cai)料(liao)性能的(de)改善(shan)(shan)程度受加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝的(de)影響(xiang)比較大,包括主軸轉速、進給量、靜壓(ya)強(qiang)等參(can)數,滾壓(ya)次數也是影響(xiang)強(qiang)化性能的(de)另一(yi)因素(su)。