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)聲(sheng)滾(gun)壓(ya)強(qiang)化示意圖(tu)如圖(tu)7-1所示。其裝置主要包括超(chao)聲(sheng)發生(sheng)器(qi)、換能(neng)器(qi)、變(bian)(bian)幅桿和工(gong)具頭(tou)。加工(gong)原理是:換能(neng)器(qi)將(jiang)電(dian)信(xin)號轉(zhuan)化為(wei)機械振動輸出,機械能(neng)通過變(bian)(bian)幅桿放大后施(shi)(shi)加在(zai)滾(gun)頭(tou)上,滾(gun)壓(ya)頭(tou)給材料(liao)表面施(shi)(shi)加一定的靜(jing)壓(ya)力和超(chao)聲(sheng)振動,在(zai)靜(jing)態擠壓(ya)和動態沖擊(ji)下,材料(liao)發生(sheng)嚴(yan)重的塑(su)性(xing)變(bian)(bian)形。


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 金屬材料(liao)在擠壓和(he)沖擊(ji)作(zuo)用下(xia),一(yi)方(fang)面(mian),晶粒破碎(sui),晶粒尺(chi)寸減(jian)小,甚至尺(chi)寸可以達(da)到(dao)納米級,使材料(liao)表面(mian)形成梯(ti)度(du)(du)納米結構層;另(ling)一(yi)方(fang)面(mian),表面(mian)材料(liao)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)流動(dong),起到(dao)“削峰填谷(gu)”的(de)(de)(de)作(zuo)用,提高(gao)了表面(mian)光潔度(du)(du)和(he)硬(ying)度(du)(du),并(bing)產生(sheng)了參與壓應力。材料(liao)表面(mian)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)變化,對于改(gai)善(shan)疲勞、磨(mo)損、腐(fu)蝕等(deng)都(dou)是有益的(de)(de)(de)。同(tong)時,材料(liao)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)改(gai)善(shan)程度(du)(du)受加工工藝(yi)的(de)(de)(de)影響比較大,包括主軸轉速、進給量、靜壓強等(deng)參數,滾壓次數也是影響強化性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)因素(su)。