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(hua)示意(yi)圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)7-1所示。其裝置(zhi)主要包括超聲發生器、換能(neng)器、變幅(fu)桿(gan)和工具(ju)頭。加工原理是(shi):換能(neng)器將電信號轉化(hua)為機械振(zhen)動(dong)輸(shu)出(chu),機械能(neng)通(tong)過變幅(fu)桿(gan)放大后施加在滾頭上,滾壓(ya)頭給材料(liao)表面施加一(yi)定的(de)靜(jing)壓(ya)力和超聲振(zhen)動(dong),在靜(jing)態擠壓(ya)和動(dong)態沖擊下,材料(liao)發生嚴重的(de)塑(su)性變形。

金屬(shu)材(cai)料(liao)在擠(ji)壓(ya)和沖(chong)擊作用(yong)下,一(yi)方面,晶(jing)粒破碎,晶(jing)粒尺(chi)寸(cun)減小,甚(shen)至尺(chi)寸(cun)可以達(da)到納(na)米級(ji),使(shi)材(cai)料(liao)表面形成梯(ti)度納(na)米結(jie)構層;另一(yi)方面,表面材(cai)料(liao)的(de)塑性流動(dong),起(qi)到“削峰填谷”的(de)作用(yong),提高了表面光(guang)潔度和硬度,并產(chan)生了參與壓(ya)應力。材(cai)料(liao)表面性能(neng)的(de)變化,對(dui)于(yu)改(gai)善疲勞、磨損、腐蝕等都是有(you)益的(de)。同時(shi),材(cai)料(liao)性能(neng)的(de)改(gai)善程度受(shou)加工(gong)工(gong)藝的(de)影響比(bi)較大,包括(kuo)主軸轉速、進給(gei)量、靜壓(ya)強等參數,滾壓(ya)次數也是影響強化性能(neng)的(de)另一(yi)因素。

