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(chao)聲(sheng)滾壓(ya)強化(hua)示(shi)意圖如(ru)圖7-1所(suo)示(shi)。其裝置(zhi)主要包括超(chao)聲(sheng)發生器、換能(neng)器、變(bian)幅(fu)桿和工具頭(tou)。加(jia)工原理是:換能(neng)器將(jiang)電信號轉化(hua)為機(ji)械振(zhen)動輸(shu)出,機(ji)械能(neng)通過變(bian)幅(fu)桿放大后施加(jia)在滾頭(tou)上(shang),滾壓(ya)頭(tou)給材(cai)料表面施加(jia)一定的(de)靜(jing)壓(ya)力和超(chao)聲(sheng)振(zhen)動,在靜(jing)態擠(ji)壓(ya)和動態沖擊(ji)下(xia),材(cai)料發生嚴重的(de)塑性變(bian)形。

金屬(shu)材(cai)料在擠壓和沖擊作(zuo)(zuo)用下,一方(fang)面(mian),晶(jing)粒(li)(li)破碎,晶(jing)粒(li)(li)尺寸減小,甚(shen)至(zhi)尺寸可以達到納米級,使材(cai)料表(biao)(biao)面(mian)形成梯(ti)度納米結構層;另(ling)一方(fang)面(mian),表(biao)(biao)面(mian)材(cai)料的塑(su)性(xing)流動,起(qi)到“削峰(feng)填(tian)谷”的作(zuo)(zuo)用,提高了(le)表(biao)(biao)面(mian)光潔度和硬度,并產生(sheng)了(le)參與壓應力。材(cai)料表(biao)(biao)面(mian)性(xing)能(neng)的變化(hua),對于改(gai)善疲(pi)勞(lao)、磨(mo)損、腐蝕等(deng)都是(shi)有益(yi)的。同(tong)時,材(cai)料性(xing)能(neng)的改(gai)善程度受(shou)加工(gong)工(gong)藝的影響比(bi)較大(da),包括主(zhu)軸轉速、進給量、靜(jing)壓強等(deng)參數,滾壓次(ci)數也是(shi)影響強化(hua)性(xing)能(neng)的另(ling)一因素(su)。

