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(chao)聲(sheng)滾(gun)壓(ya)強化(hua)示意圖(tu)如(ru)圖(tu)7-1所示。其裝置主要包括超(chao)聲(sheng)發生器(qi)、換能器(qi)、變幅(fu)桿(gan)和工具(ju)頭(tou)。加工原理是:換能器(qi)將電信號轉化(hua)為(wei)機(ji)械振(zhen)(zhen)動(dong)輸出,機(ji)械能通過變幅(fu)桿(gan)放大后施加在滾(gun)頭(tou)上(shang),滾(gun)壓(ya)頭(tou)給(gei)材料(liao)表面施加一定的靜壓(ya)力(li)和超(chao)聲(sheng)振(zhen)(zhen)動(dong),在靜態(tai)擠壓(ya)和動(dong)態(tai)沖擊下(xia),材料(liao)發生嚴重的塑性(xing)變形。

金屬材(cai)料(liao)(liao)在擠壓(ya)和沖擊(ji)作用(yong)下,一方面,晶(jing)粒(li)破碎(sui),晶(jing)粒(li)尺寸(cun)減小,甚至尺寸(cun)可以(yi)達到納米級(ji),使材(cai)料(liao)(liao)表面形(xing)成梯度(du)納米結構層;另(ling)一方面,表面材(cai)料(liao)(liao)的塑性(xing)(xing)流動,起(qi)到“削峰填谷”的作用(yong),提(ti)高了表面光潔度(du)和硬度(du),并產(chan)生了參(can)與壓(ya)應力(li)。材(cai)料(liao)(liao)表面性(xing)(xing)能的變化,對于改善(shan)疲勞、磨損、腐(fu)蝕等都是(shi)有益的。同時(shi),材(cai)料(liao)(liao)性(xing)(xing)能的改善(shan)程(cheng)度(du)受(shou)加工(gong)工(gong)藝(yi)的影響(xiang)比較大(da),包(bao)括主軸轉速(su)、進給(gei)量、靜壓(ya)強等參(can)數(shu),滾壓(ya)次數(shu)也是(shi)影響(xiang)強化性(xing)(xing)能的另(ling)一因素。

