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)壓強化示意(yi)圖如圖7-1所(suo)示。其裝置主要包括超(chao)聲(sheng)發生器(qi)、換(huan)能器(qi)、變(bian)幅桿和工(gong)具(ju)頭(tou)。加(jia)工(gong)原(yuan)理是(shi):換(huan)能器(qi)將電信號(hao)轉化為機(ji)械振(zhen)動輸出,機(ji)械能通過變(bian)幅桿放大后施加(jia)在滾(gun)頭(tou)上,滾(gun)壓頭(tou)給(gei)材(cai)料表面施加(jia)一(yi)定的靜壓力和超(chao)聲(sheng)振(zhen)動,在靜態擠壓和動態沖擊下,材(cai)料發生嚴重的塑性(xing)變(bian)形。
金屬材(cai)料(liao)在擠壓(ya)和沖擊作(zuo)用下(xia),一方面,晶粒破(po)碎,晶粒尺寸減小,甚(shen)至尺寸可以達到納(na)米級(ji),使材(cai)料(liao)表面形(xing)成梯(ti)度(du)(du)納(na)米結構層;另一方面,表面材(cai)料(liao)的(de)塑性流動(dong),起到“削峰填谷(gu)”的(de)作(zuo)用,提(ti)高了表面光潔(jie)度(du)(du)和硬度(du)(du),并產生了參與壓(ya)應力。材(cai)料(liao)表面性能(neng)的(de)變化,對于改(gai)善疲(pi)勞、磨(mo)損、腐(fu)蝕(shi)等都是(shi)有益的(de)。同時,材(cai)料(liao)性能(neng)的(de)改(gai)善程度(du)(du)受加(jia)工工藝的(de)影響(xiang)比較大,包括主軸轉速、進(jin)給量、靜壓(ya)強(qiang)等參數,滾壓(ya)次(ci)數也(ye)是(shi)影響(xiang)強(qiang)化性能(neng)的(de)另一因素。