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)滾壓強化示意(yi)圖如圖7-1所(suo)示。其裝置主要包括超聲(sheng)發生器、換能(neng)器、變(bian)幅桿和工具頭(tou)。加工原理是(shi):換能(neng)器將電(dian)信號轉化為機械振動(dong)(dong)輸出,機械能(neng)通過變(bian)幅桿放大后(hou)施加在滾頭(tou)上,滾壓頭(tou)給材(cai)(cai)料表面施加一定的靜壓力(li)和超聲(sheng)振動(dong)(dong),在靜態擠壓和動(dong)(dong)態沖擊下,材(cai)(cai)料發生嚴重的塑性變(bian)形。


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 金屬(shu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)在(zai)擠壓(ya)和(he)沖擊作用下,一(yi)方(fang)面(mian),晶粒破碎,晶粒尺寸減小(xiao),甚至尺寸可以達到(dao)納米級,使(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)表面(mian)形成(cheng)梯度(du)納米結構層(ceng);另(ling)一(yi)方(fang)面(mian),表面(mian)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)塑性流動,起(qi)到(dao)“削峰填(tian)谷”的(de)(de)作用,提高(gao)了表面(mian)光(guang)潔度(du)和(he)硬度(du),并產生了參(can)與壓(ya)應力。材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)表面(mian)性能(neng)的(de)(de)變化,對于改(gai)(gai)善疲(pi)勞、磨損、腐蝕等都是有益的(de)(de)。同(tong)時,材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)性能(neng)的(de)(de)改(gai)(gai)善程度(du)受加工工藝的(de)(de)影響(xiang)比較(jiao)大,包括主軸轉速、進給量、靜壓(ya)強等參(can)數(shu),滾壓(ya)次數(shu)也是影響(xiang)強化性能(neng)的(de)(de)另(ling)一(yi)因(yin)素。