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(gun)(gun)壓強化(hua)示(shi)意圖如圖7-1所示(shi)。其裝置主要包括超聲發(fa)生器(qi)、換能(neng)器(qi)、變(bian)幅桿(gan)和工具頭(tou)。加(jia)工原理(li)是:換能(neng)器(qi)將電信號轉化(hua)為機械振(zhen)動輸出(chu),機械能(neng)通(tong)過(guo)變(bian)幅桿(gan)放(fang)大后施加(jia)在滾(gun)(gun)頭(tou)上(shang),滾(gun)(gun)壓頭(tou)給材料表面(mian)施加(jia)一定的靜(jing)(jing)壓力和超聲振(zhen)動,在靜(jing)(jing)態(tai)(tai)擠壓和動態(tai)(tai)沖擊下,材料發(fa)生嚴重的塑(su)性(xing)變(bian)形。


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 金屬材料(liao)在擠壓和沖擊作用下,一(yi)方面(mian)(mian),晶粒破(po)碎,晶粒尺寸(cun)減(jian)小(xiao),甚(shen)至尺寸(cun)可以(yi)達到納米級,使材料(liao)表面(mian)(mian)形成梯度(du)納米結構層;另一(yi)方面(mian)(mian),表面(mian)(mian)材料(liao)的(de)塑性(xing)(xing)流(liu)動,起到“削峰填(tian)谷(gu)”的(de)作用,提高了表面(mian)(mian)光潔度(du)和硬度(du),并產(chan)生(sheng)了參與(yu)壓應力。材料(liao)表面(mian)(mian)性(xing)(xing)能的(de)變化,對(dui)于改(gai)(gai)善疲(pi)勞、磨損、腐蝕等都是(shi)有益的(de)。同時,材料(liao)性(xing)(xing)能的(de)改(gai)(gai)善程度(du)受加工工藝的(de)影響比較大,包括主軸轉速、進給(gei)量、靜壓強等參數,滾壓次(ci)數也(ye)是(shi)影響強化性(xing)(xing)能的(de)另一(yi)因素(su)。