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。其裝置主(zhu)要包括超聲發(fa)生器(qi)、換能器(qi)、變幅(fu)桿(gan)和(he)工具頭。加(jia)工原理是:換能器(qi)將電信號轉化為機(ji)械振動輸出,機(ji)械能通(tong)過(guo)變幅(fu)桿(gan)放大后(hou)施加(jia)在滾頭上(shang),滾壓(ya)頭給材(cai)料表面施加(jia)一(yi)定的靜(jing)壓(ya)力和(he)超聲振動,在靜(jing)態擠壓(ya)和(he)動態沖(chong)擊下(xia),材(cai)料發(fa)生嚴(yan)重的塑性變形。
金屬(shu)材料在擠壓和沖擊(ji)作用下,一方面(mian)(mian),晶粒破碎,晶粒尺(chi)寸減小,甚至尺(chi)寸可(ke)以達到納米(mi)級,使材料表面(mian)(mian)形成梯度(du)(du)納米(mi)結構層(ceng);另(ling)一方面(mian)(mian),表面(mian)(mian)材料的(de)(de)塑性(xing)(xing)流動(dong),起(qi)到“削峰填谷”的(de)(de)作用,提高了(le)(le)表面(mian)(mian)光(guang)潔(jie)度(du)(du)和硬(ying)度(du)(du),并產生了(le)(le)參與壓應(ying)力。材料表面(mian)(mian)性(xing)(xing)能的(de)(de)變(bian)化,對于改(gai)(gai)善疲(pi)勞、磨(mo)損(sun)、腐蝕等都是有(you)益(yi)的(de)(de)。同時(shi),材料性(xing)(xing)能的(de)(de)改(gai)(gai)善程度(du)(du)受加工工藝的(de)(de)影(ying)響比(bi)較大(da),包括主軸轉速、進給量、靜壓強等參數,滾壓次數也(ye)是影(ying)響強化性(xing)(xing)能的(de)(de)另(ling)一因素。