常用的機械表面強化方法有噴丸(wan)、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)滾壓強化示(shi)意圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)7-1所示(shi)。其(qi)裝置主要包括超聲(sheng)發生器(qi)、換能(neng)器(qi)、變幅(fu)桿和(he)(he)工具頭。加工原理(li)是:換能(neng)器(qi)將電信號轉(zhuan)化為機械振動(dong)輸出,機械能(neng)通過變幅(fu)桿放(fang)大后施加在(zai)滾頭上,滾壓頭給材(cai)料表面施加一(yi)定(ding)的靜壓力和(he)(he)超聲(sheng)振動(dong),在(zai)靜態擠壓和(he)(he)動(dong)態沖擊下,材(cai)料發生嚴(yan)重(zhong)的塑性變形。

金屬材(cai)料(liao)(liao)在擠壓和(he)(he)沖擊作用下,一(yi)方面(mian),晶粒破(po)碎,晶粒尺(chi)寸減小,甚至尺(chi)寸可(ke)以達到納米級,使(shi)材(cai)料(liao)(liao)表(biao)面(mian)形成梯度納米結(jie)構層;另一(yi)方面(mian),表(biao)面(mian)材(cai)料(liao)(liao)的塑性(xing)(xing)流(liu)動,起到“削(xue)峰填谷”的作用,提高(gao)了表(biao)面(mian)光(guang)潔度和(he)(he)硬度,并產生(sheng)了參與(yu)壓應力。材(cai)料(liao)(liao)表(biao)面(mian)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的變化,對(dui)于改善(shan)疲勞、磨損、腐(fu)蝕等都是有益的。同時,材(cai)料(liao)(liao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的改善(shan)程度受加(jia)工(gong)工(gong)藝的影響(xiang)比較大,包括主(zhu)軸(zhou)轉(zhuan)速、進給(gei)量、靜壓強等參數(shu),滾(gun)壓次數(shu)也是影響(xiang)強化性(xing)(xing)能(neng)(neng)的另一(yi)因素。

