隨著機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)工件的使用性能要求越來越高，并且部分工件價(jià)格昂貴，如失效之后直接報(bào)廢，造成大量損失和浪費(fèi)，而且重新制造費(fèi)時(shí)費(fèi)力，影響生產(chǎn)。自20世紀(jì)80年代以來，激光熔覆技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，已成為國內(nèi)外激光表面改性研究的熱點(diǎn)。激光熔敷技術(shù)具有很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造與維修、汽車制造、紡織機(jī)械、航海與航天和石油化工等領(lǐng)域。熔覆后的工件表面可能存在氣孔，裂紋，成分及組織不均勻，光潔度低等缺陷給后續(xù)加工造成了一定困難。本文結(jié)合活塞桿實(shí)際加工過程中的問題，分析了超聲拋光機(jī)理，實(shí)驗(yàn)證實(shí)了超聲拋光技術(shù)提高熔覆涂層表面光潔度的合理性。

加工機(jī)理

針對(duì)材料表面粗糙度、顯微硬度、表面形貌以及殘余應(yīng)力方面的研究主要有王義設(shè)計(jì)了一種超聲輔助擠壓裝置，分析了擠壓力參數(shù)對(duì)工件表面加工效果的影響規(guī)律，王婷等利用超聲滾壓技術(shù)在調(diào)質(zhì)40Cr 的金屬表面獲得了納米層實(shí)現(xiàn)了晶粒細(xì)化，顯微硬度提高63%，殘余壓應(yīng)力達(dá)846 MPa，壓應(yīng)力層深度達(dá)1 mm。

超聲拋光主要是利用超聲動(dòng)能的對(duì)工件的“連續(xù)沖擊”作用，工件材料在撞擊作用下工件表面會(huì)出現(xiàn)塑性變形。

在超聲波沖擊和靜壓力擠壓聯(lián)合作用下，金屬表面產(chǎn)生劇烈而均勻的塑性變形，工件表面和次表面形成大量位錯(cuò)、空穴，一定深度表層組織的原始狀態(tài)被嚴(yán)重地打破，晶粒組織被打碎，細(xì)化，在納米結(jié)構(gòu)層次上重新排列，從而獲得相應(yīng)表面結(jié)構(gòu)性能。

結(jié)合熔覆工件表面可能存在氣孔，裂紋，成分及組織不均勻，光潔度低等，超聲拋光技術(shù)能實(shí)現(xiàn)晶粒納米結(jié)構(gòu)層次上重新排列，在理論上能有效消除氣孔，重新排列裂紋附近晶粒結(jié)構(gòu)，均勻細(xì)化組織結(jié)構(gòu)，提高表面光潔度和工件表面性能。

加工方法

1試件

本試件由基體和涂層兩部分組成。基體是27SiMn，在高速激光熔覆設(shè)備上進(jìn)行熔覆加工，涂層厚度0.3-0.4mm，在磨床上磨削涂層表面，粗糙度Ra0.4,表面硬度45-52。

2.加工過程

本實(shí)驗(yàn)采用山東聚億能spirit勢必銳™加工設(shè)備，加工原理原理如圖2。該加工系統(tǒng)主要三大部分組成：超聲振動(dòng)系統(tǒng)，氣動(dòng)系統(tǒng)和潤滑冷卻系統(tǒng)。其中，超聲振動(dòng)系統(tǒng)主要是為滾輪提供沖擊載荷；氣動(dòng)系統(tǒng)主要為滾輪提供恒定的靜壓力；油潤滑冷卻系統(tǒng)則主要是降低變幅桿、滾輪、工件三者之間的摩擦熱。

圖1

根據(jù)山東聚億能sprit勢必銳™加工設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合產(chǎn)品工藝的要求，選擇適當(dāng)?shù)撵o壓力，超聲頻率、進(jìn)給量，滾珠半徑等技術(shù)參數(shù)。

3.檢測

加工后的工件表面粗糙度Ra0.2，。

分析

山東聚億能spirit勢必銳™加工設(shè)備在傳統(tǒng)壓光工藝的基礎(chǔ)上，給工具沿工件表面法線方向上施加超聲振動(dòng)，在一定的壓力下，滾輪與工件表面震動(dòng)接觸，以一定的進(jìn)給速度通過旋轉(zhuǎn)著的工件表面，對(duì)工件表面進(jìn)行機(jī)械冷作硬化，大大提高了加工表面的硬度和耐磨性，降低了表面粗糙度的Ra值。

在加工過程中，材料產(chǎn)生彈、塑性變形，但金屬流動(dòng)的結(jié)果使表面上的“谷”被”峰“填滿，從而降低表面粗糙度。

工件經(jīng)過壓光，表層金屬在塑性變形過程中產(chǎn)生了冷作硬化，表面硬度提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過超聲壓光的工件表面，硬度一般提高20%-50%。

總結(jié)

高速熔覆加工產(chǎn)生的不利應(yīng)用一直是加工行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題，結(jié)合傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代超聲加工方法，經(jīng)過不斷試驗(yàn)，探索出了超聲加工的一些實(shí)際應(yīng)用方法。實(shí)踐證明，山東聚億能spirit勢必銳™加工技術(shù)可以有效解決熔覆后的工件表面可能存在氣孔，裂紋，成分及組織不均勻，光潔度低等缺陷問題。