Page 222 - 《应用声学》2023年第2期

410 2023 年 3 月

2 试验设计及结果分析 行超声滚压试验，关闭超声波发生器则为常规滚压

试验。
2.1 试验条件及方案
2.1.1 试验条件 表 2 试验因素水平
Table 2 Test factor level table
试件：铝合金 6061-T651 棒料，直径 50 mm，
长度 250 mm，经车床以进给量 0.12 mm/r、转速 因素
水平
250 r/min进行粗车加工，直径变为48 mm。 预压力 车床转速 进给量
F/N n/(r·min −1 ) f/(10 −2 mm·r −1 )
试验装置：普通车床 C620-1B，通过专用夹具
1 12 96 8
(如图 10 所示) 将试验装置固定在车床刀架上；超声 2 24 185 10
额定频率设定为 19.308 kHz，执行装置纵向振幅约 3 36 305 12

为6.7 µm，扭转振幅约为10.4 µm。 4 48 380 14
2.2 试验结果分析
ᜉ݃ᜉᎶڍࠀ
根据表 3试验结果，采用极差分析法，分析各工
艺参数对显微硬度的影响，结果分别如表 4 和图 12
所示。从表 4 中可看出超声滚压工艺参数对试件表
面硬度的影响主次顺序为：f > F > n；常规滚压为：
n > f > F。从图 12 可看出，在相同的工艺参数下，
相对于普通深滚加工，纵-扭谐振超声滚压加工获得
的显微硬度最高提高了 41%；叶寒等 [12] 试验研究
发现常规超声滚压获得的显微硬度最多提高 15%，
图 10 试验现场
Fig. 10 Test process 刘治华等 [13] 试验研究发现常规超声滚压获得显微
硬度提高 19.4%，通过数据对比发现纵 -扭谐振超声
2.1.2 硬度测试
滚压优于常规超声滚压。
测试方法：使用微显硬度计 MH-5 (如图 11 所
表 3 试验结果
示) 对表面显微硬度进行测试，沿工件表面周向均
Table 3 Test results
匀取8 个测试点，并求其平均值。
试 因素 硬度/Hv
验 预压力 车床转速 进给量
超声 常规
号 F/N) n/(r/min) f/(10 −2 mm/r)
1 12 96 8 107.9 100.5
2 12 185 10 126.7 102.9
3 12 305 12 124.3 101.3
4 12 385 14 132.2 107
5 24 96 10 133.3 94.3
6 24 185 8 124.4 119
7 24 305 14 101 93.8
8 24 385 12 111.2 87.8
图 11 微显硬度计 MH-5 测试
9 36 96 12 128.1 92.6
Fig. 11 Hardness test 10 36 185 14 104.6 93.9
11 36 305 8 133.2 111.1
2.1.3 试验方案
12 36 385 10 132.3 104.6
试验以表面显微硬度 Hv 作为评价标准，以工 13 48 96 14 131.1 108.5
具头预压力 F、工件转速 n 和进给量 f 三工艺参数 14 48 185 12 125.4 115.9
作为试验因素，选择三因素四水平正交试验表作为 15 48 305 10 116.2 97.7
16 48 385 8 118.8 103.9
方案 (见表 2)。试验过程中，打开超声波发生器进