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)(chao)聲滾(gun)壓強(qiang)化示意(yi)圖如圖7-1所示。其(qi)裝置主要包括(kuo)超(chao)(chao)聲發生(sheng)器、換(huan)能(neng)器、變(bian)幅(fu)桿(gan)和(he)工具頭(tou)。加(jia)工原理是:換(huan)能(neng)器將電信號(hao)轉化為機械(xie)振動輸出,機械(xie)能(neng)通過(guo)變(bian)幅(fu)桿(gan)放大(da)后施加(jia)在滾(gun)頭(tou)上(shang),滾(gun)壓頭(tou)給材料(liao)表面(mian)施加(jia)一定的(de)靜(jing)壓力和(he)超(chao)(chao)聲振動,在靜(jing)態(tai)擠壓和(he)動態(tai)沖擊下(xia),材料(liao)發生(sheng)嚴重的(de)塑性變(bian)形。

金屬材料(liao)在擠壓和沖擊作用下,一方面(mian)(mian),晶(jing)粒破碎,晶(jing)粒尺寸(cun)減(jian)小,甚至尺寸(cun)可以達到(dao)納米級,使材料(liao)表面(mian)(mian)形成梯度(du)納米結構層;另一方面(mian)(mian),表面(mian)(mian)材料(liao)的塑性(xing)流動,起到(dao)“削峰填谷”的作用,提高了(le)表面(mian)(mian)光潔度(du)和硬(ying)度(du),并產生了(le)參與(yu)壓應力(li)。材料(liao)表面(mian)(mian)性(xing)能(neng)的變化,對于改(gai)善(shan)疲(pi)勞(lao)、磨損、腐蝕等都是有益(yi)的。同(tong)時(shi),材料(liao)性(xing)能(neng)的改(gai)善(shan)程度(du)受加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝的影響比較大,包括主軸轉速、進給量、靜壓強等參數(shu),滾壓次數(shu)也是影響強化性(xing)能(neng)的另一因素。

