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(sheng)滾壓(ya)強(qiang)化(hua)示意圖(tu)如圖(tu)7-1所示。其裝置主要(yao)包括超聲(sheng)發生器(qi)、換能器(qi)、變(bian)幅桿(gan)和工(gong)具(ju)頭。加工(gong)原理是(shi):換能器(qi)將電信號轉化(hua)為機械振動(dong)輸(shu)出(chu),機械能通過變(bian)幅桿(gan)放大后(hou)施加在滾頭上,滾壓(ya)頭給材料(liao)表面(mian)施加一定(ding)的靜壓(ya)力和超聲(sheng)振動(dong),在靜態(tai)擠壓(ya)和動(dong)態(tai)沖(chong)擊下,材料(liao)發生嚴(yan)重的塑性變(bian)形。


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 金屬材(cai)料(liao)在擠壓和(he)沖擊作用下(xia),一(yi)方面(mian)(mian)(mian)(mian),晶粒破碎,晶粒尺寸(cun)減小,甚至尺寸(cun)可以達到(dao)納米級,使材(cai)料(liao)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)形成梯(ti)度納米結構層(ceng);另一(yi)方面(mian)(mian)(mian)(mian),表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)流(liu)動,起(qi)到(dao)“削峰填谷”的(de)(de)(de)作用,提高了(le)(le)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)光(guang)潔度和(he)硬度,并(bing)產生了(le)(le)參與壓應力。材(cai)料(liao)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)性(xing)能的(de)(de)(de)變化,對于改善疲勞、磨損、腐蝕等都是有(you)益的(de)(de)(de)。同時(shi),材(cai)料(liao)性(xing)能的(de)(de)(de)改善程度受加(jia)工工藝的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響比(bi)較大,包括主軸轉速、進(jin)給(gei)量、靜壓強(qiang)等參數(shu),滾(gun)壓次數(shu)也是影(ying)(ying)響強(qiang)化性(xing)能的(de)(de)(de)另一(yi)因素。