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)強化示意圖(tu)如圖(tu)7-1所示。其裝(zhuang)置主要包括(kuo)超聲發(fa)生(sheng)器、換能器、變(bian)(bian)幅桿和工(gong)具頭(tou)。加工(gong)原理是:換能器將電信(xin)號轉化為機械振動輸出(chu),機械能通過變(bian)(bian)幅桿放大后施(shi)加在滾頭(tou)上(shang),滾壓(ya)頭(tou)給(gei)材料表面施(shi)加一定的靜壓(ya)力和超聲振動,在靜態擠壓(ya)和動態沖擊下,材料發(fa)生(sheng)嚴(yan)重的塑性變(bian)(bian)形。

金屬材(cai)料在擠壓和(he)沖擊作用(yong)下,一(yi)方(fang)面(mian),晶(jing)粒(li)破碎,晶(jing)粒(li)尺寸減小,甚(shen)至尺寸可以達(da)到(dao)(dao)納(na)米級,使材(cai)料表(biao)面(mian)形成梯度(du)納(na)米結構層(ceng);另一(yi)方(fang)面(mian),表(biao)面(mian)材(cai)料的塑性(xing)流動(dong),起到(dao)(dao)“削峰填谷”的作用(yong),提高了(le)表(biao)面(mian)光潔度(du)和(he)硬度(du),并產(chan)生了(le)參(can)與(yu)壓應(ying)力。材(cai)料表(biao)面(mian)性(xing)能的變化,對于改善疲勞、磨損、腐蝕等都是(shi)有益(yi)的。同時,材(cai)料性(xing)能的改善程度(du)受加工工藝(yi)的影響比(bi)較大(da),包括主軸(zhou)轉速、進給量、靜壓強等參(can)數,滾壓次數也是(shi)影響強化性(xing)能的另一(yi)因素(su)。

