金属表面加工设备

 金属材料表面纳米化是一种冲击式压力光整加工方法， 其实质是通过引入高频机械振动而对传统表面压光工艺进行巧妙而合理的改良。

         高频脉冲表面纳米化是一种*的表面处理技术，其工作机理是通过高频振动的硬质滚轮、滚针或钢球作用于待加工金属工件表面，使工件表层金属产生塑性变形，并产生冷作硬化，从而达到改善表面质量的目的。这种表面质量的改善是综合性的，既有硬度的提高，又有表面粗糙度降低，同时也弥合了一些微观裂纹，提高了工件的疲劳强度。

        金属材料表面纳米化工作原理如下：通过高频脉冲工作头沿表面法线方向向工件施加一定幅度的高频机械振动，并在一定静压力和进给速度下，高频脉冲工作头将压力和高频振动传递给处于旋转状态被加工处理的机械零部件表面，利用金属在常温状态下的冷缩性特点，使材料产生弹、塑性变形。当高频脉冲工作头通过工件后，工件表面产生一定的弹性恢复。高频脉冲工作头挤压所产生塑性流动将工件表面原有的微观波峰压平，使其填充到波谷位置，从而可以大大降低表面粗糙度Ra 至纳米水平，同时提高其表面的综合性能指标。

       对于高层错能材料，在对金属材料表面进行高频脉冲冲击的过程中，材料的表面首先发生塑性变形，随处理时间的延长，塑性变形量逐渐增大，并向深层发展。随应变不断增大，位错通过滑移、积累、交互作用、湮灭和重排等形成了位错墙和位错缠结，这些位错墙和位错缠结将原始晶粒分割成尺寸较小的位错胞。随着密度不断增大，为了降低系统能量，高密度位错会在位错墙和位错缠结附近发生湮灭和重排，使位错墙和位错缠结发展成亚晶界。亚晶界的形成降低了位错密度，从而也降低了点阵微观应变。随应变的继续增大，更多的位错在亚晶界处产生和湮灭，使晶界两侧的取向差不断增大，晶粒取向也逐渐趋于随机分布。随应变的进一步增加，碎化亚晶或晶粒的内部也会产生位错墙和位错缠结，因此已碎化亚晶或晶粒的进一步碎化仍将沿用同样的机理，只是这种碎化发生在更小的尺度范围内。当位错产生和湮灭的速率达到平衡时，应变的增加将不再导致晶粒尺寸的继续下降，晶粒尺寸也相应地达到稳定值。因此在表面形成了等轴状、取向成随机分布的纳米晶组织与此同时，在高频脉冲冲击和静压力挤压联合作用下，金属表面所产生剧烈而均匀的塑性变形必然引起机械零部件表面和次表面造成大量位错、空穴，导致其一定深度表层的原始状态晶粒被严重地打碎细化，从而获得相应纳米结构层。

         由于工件表面被均匀压缩，因此伴随着产生高数值的残余压缩表面应力，前面切除材料工序中形成的表面微观波峰和波谷被碾平，表面粗糙度的的降低，这对提高机械零部件的抗疲劳和磨损性能是非常有利的。

金属表面加工设备的优点

1、作用力小 在静压力小于传统压光静压力十分之一的情况下，其显微硬度、表面粗糙度优

于普通压光。

2、加工区温度大幅度降低 由于改变了加工方式，滚轮与工件的接触为脉冲冲击，大大减小

了相互间的摩擦，温度也相应的降低，杜绝了因温度过高造成的表面缺陷。

3、大幅度降低表面粗糙度Ra值 表面粗糙度可以提高三级以上，zui高可达Ra0.1以下。

不产生切屑。

4、提高已加工表面的耐磨性、耐腐蚀性以及抗疲劳强度 由于高频脉冲表面加工是压缩型塑

性变形，工件表面产生一定的残余压应力，同时表面硬度提高20%以上，疲劳强度可提

高数倍。

5、节约设备成本 高频脉冲表面加工可直接代替砂光和磨削，在普通车床、钻床、铣床上即

可进行光整加工，因此大大节约了购置设备的费用，尤其对大型和超大型工件，效果更

为明显。

6、生产效率高 例如在普通车床上加工外圆表面，工件线速度zui高可达80m/min，走刀量为

0.05-0.4mm/r。

金属表面加工设备技术对金属表面纳米化改造

1. 表面粗糙度Ra值≤0.1μm； 

2. 零件疲劳寿命提高几十倍；

3. 预置理想可控的高值应力； 

4. 零件表面显微硬度提高20%以上；

5. 耐腐蚀性、耐磨性提高50%以上；

6. 使零件表层自身纳米化。