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超聲波金屬表面加工是利用超聲頻作小振幅振動的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工。超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C械振動，通過振幅擴大棒（變幅桿）使固定在變幅桿端部的工具振產(chǎn)生超聲波振動，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面使工件成型。

超聲波鏡面光整加工與其它拋光方法的對比

目前常用的拋光方法有以下幾種：

1、機械拋光

機械拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，特殊零件如回轉(zhuǎn)體表面，可使用轉(zhuǎn)臺等輔助工具，表面質(zhì)量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特制的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉(zhuǎn)運動。利用該技術可以達到Ra0.008 m的表面粗糙度，是各種拋光方法中高的。光學鏡片模具常采用這種方法。

2、化學拋光

化學拋光是讓材料在化學介質(zhì)中表面微觀凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解，從而得到平滑面。這種方法的主要優(yōu)點是不需復雜設備，可以拋光形狀復雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學拋光的核心問題是拋光液的配制。化學拋光得到的表面粗糙度一般為數(shù)10 m。

3、電解拋光

電解拋光基本原理與化學拋光相同，即靠選擇性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。與化學拋光相比，可以消除陰極反應的影響，效果較好。電化學拋光過程分為兩步：

（1）宏觀整平溶解產(chǎn)物向電解液中擴散，材料表面幾何粗糙下降，Ra＞1 m。

（2）微光平整陽極極化，表面光亮度提高，Ra＜1 m。

4、超聲波光整

（1）超聲波金屬表面光整由電能轉(zhuǎn)化為機械能，以每秒100000～1000000次對金屬表面振幅很小（5~7um)敲擊,利用超聲波能和機械能傳遞給金屬組織內(nèi)部，使表面組織發(fā)生塑性變形、納米化排列，從而達到光整效果和改性加工，提高疲勞壽命、預置高職壓應力；

（2）將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表面磨削拋光。超聲波加工宏觀力小，不會引起工件變形，但工裝制作和安裝較困難。超聲波加工可以與化學或電化學方法結(jié)合。在溶液腐蝕、電解的基礎上，再施加超聲波振動攪拌溶液，使工件表面溶解產(chǎn)物脫離，表面附近的腐蝕或電解質(zhì)均勻；超聲波在液體中的空化作用還能夠抑制腐蝕過程，利于表面光亮化。

（3）使用機理：

對于高層錯能材料，在對金屬材料表面進行高頻脈沖沖擊的過程中，材料的表面首先發(fā)生塑性變形，隨處理時間的延長，塑性變形量逐漸增大，并向深層發(fā)展。隨應變不斷增大，位錯通過滑移、積累、交互作用、湮滅和重排等形成了位錯墻和位錯纏結(jié)，這些位錯墻和位錯纏結(jié)將原始晶粒分割成尺寸較小的位錯胞。隨著密度不斷增大，為了降低系統(tǒng)能量，高密度位錯會在位錯墻和位錯纏結(jié)附近發(fā)生湮滅和重排，使位錯墻和位錯纏結(jié)發(fā)展成(小角度)亞晶界。亞晶界的形成降低了位錯密度，從而也降低了點陣微觀應變。隨應變的繼續(xù)增大，更多的位錯在亞晶界處產(chǎn)生和湮滅，使晶界兩側(cè)的取向差不斷增大，晶粒取向也逐漸趨于隨機分布。隨應變的進一步增加，碎化亞晶或晶粒的內(nèi)部也會產(chǎn)生位錯墻和位錯纏結(jié)，因此已碎化亞晶或晶粒的進一步碎化仍將沿用同樣的機理，只是這種碎化發(fā)生在更小的尺度范圍內(nèi)。當位錯產(chǎn)生和湮滅的速率達到平衡時，應變的增加將不再導致晶粒尺寸的繼續(xù)下降，晶粒尺寸也相應地達到穩(wěn)定值。因此在表面形成了等軸狀、取向成隨機分布的納米晶組織，與此同時在高頻脈沖沖擊和靜壓力擠壓聯(lián)合作用下，金屬表面所產(chǎn)生劇烈而均勻的塑性變形必然引起機械零部件表面和次表面造成大量位錯、空穴，導致其一定深度表層的原始狀態(tài)晶粒被嚴重地打碎細化，從而獲得相應納米結(jié)構層。由于工件表面被均勻壓縮，因此伴隨著產(chǎn)生高數(shù)值的殘余壓縮表面應力，前面切除材料工序中形成的表面微觀波峰和波谷被碾平，表面粗糙度的的降低，這對提高機械零部件的抗疲勞和磨損性能是非常有利的。

5、流體拋光

流體拋光是依靠高速流動的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達到拋光的目的。常用方法有：磨料噴射加工、液體噴射加工、流體動力研磨等。流體動力研磨是由液壓驅(qū)動，使攜帶磨粒的液體介質(zhì)高速往復流過工件表面。介質(zhì)主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物（聚合物狀物質(zhì)）并摻上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。

6、 磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質(zhì)量好，加工條件容易控制，工作條件好。采用合適的磨料，表面粗糙度可以達到Ra0.1 m。

超聲波表面拋光、表面光整的優(yōu)勢總結(jié)

表面粗糙度直達Ra 0.2 m,鏡面效果；
零件表面顯微硬度提高20%以上
零件表面耐磨性提高50%
零件表面耐腐蝕性提高40%倍以上
零件疲勞強度提高2倍以上
與傳統(tǒng)工藝相比，效率提高3倍以上。