超聲波納米表面改性技(jì)術對(duì)軸承疲勞壽命的外作(de)影響

超聲波納米表面改性（Ultrasonic Nanocrystal Surface Mod內業ification，UNSM）技(jì)術是利用超聲波能量，通(tōng)書樂過工(gōng)具頭在金(jīn)屬材料表面進行時志加工(gōng)，使材料表面發生(shēng)嚴重塑性變形并形成一定深度的(de)答明變質層，引入殘餘應力，改變表層微(wēi窗兵)觀組織、細化(huà)表層晶粒和(hé)硬化(huà)表面，降低門畫(dī)材料表面粗糙度值，從(cóng)而實現(xiàn)強化(huà)材料表面和唱術(hé)改善材料抗疲勞性能的(de)目的(de)。UNSM技(jì有線)術的(de)優勢在于其能在材料上(shà物音ng)獲得較深的(de)變質層；在材料表面能得到較小(xiǎo)的(de)表面粗糙度事樂；整個(gè)處理(lǐ)過程綠色、環保無污染，輛鐵操作(zuò)簡單，易精确控制。目前UNSM技(jì)術已經顯示出對(du慢明ì)各種金(jīn)屬和(hé)合金(jīn)，如鋁、青銅、鋼、钛、銅等的(de)有(話來yǒu)效性，也被應用到高(gāo)溫結構材料中。

UNSM技(jì)術應用于軸承的(de)研究文答筆(wén)獻不多，文(wén)獻[3]研器去究了采用UNSM技(jì)術修複滾動軸承內(n厭還èi)外(wài)圈的(de)滾道(dào)，其通(tōng)過光(員看guāng)學顯微(wēi)鏡、硬度儀、表面粗糙度儀和(hé)X射線衍路一射儀分析經UNSM技(jì)術修複的(de)軸承內(nèi)外(wài)圈滾道(多一dào)。結果表明(míng)，修複後的(友年de)軸承內(nèi)外(wài)圈滾道(dào)表面形貌得到坐拍改善，表面粗糙度降低(dī)，滾道(dào)表面硬度顯著提高(gāo)，視現殘餘壓應力提高(gāo)，殘餘壓應力的(de)影響層增大。

下(xià)面重點介紹文(wén)獻[5]研究的(de)UNSM技(jì)術對(duì)滾針軸承和(hé)角接觸球軸承疲勞家飛壽命的(de)影響，因為(wèi)所有(yǒu)的(de)技(jì)術努力，最放錢終的(de)目标是實現(xiàn)材料壽命提高(gāo)。在UNSM有工技(jì)術中将碳化(huà)鎢球連接到超聲變幅杆，變幅杆以20 kHz的(又北de)頻(pín)率撞擊表面(圖1)。撞擊也可稱為(wèi)微(wēi)冷(lěng)鍛，使表層産地拿生(shēng)嚴重的(de)塑性和(hé)彈性變形，從(cóng)而鐘河産生(shēng)納米晶結構和(hé)深層殘餘壓應力。此外(wài動間)，撞擊還(hái)會使試樣表面産生(shēng)可控的(de)微(wēi)凹靜男坑，改善相(xiàng)對(duì)運動中相(xiàng)互作(zuò)用表面間(jiān)的和但(de)摩擦學特性。在彈流潤滑或混合潤滑的(de)情況下(xià)，這頻雜(zhè)些微(wēi)凹坑可看(kàn)做流體(t話國ǐ)動壓軸承；在潤滑不足的(de)情況下(xià)，可儲高土存潤滑劑；在滑動/滾動潤滑條件(jiàn)下(xià)，可儲存磨損碎屑笑黑。根據著名的(de)Hall-Petch關系，經UNSM處理(lǐ)後在表層産生(笑很shēng)的(de)納米結構可同時(shí)改善試樣的(d朋作e)強度(硬度)和(hé)延展性(韌性)。

分别制定滾針軸承和(hé)角接觸球軸承的(de)疲勞壽命試腦報驗方案（詳細內(nèi)容請參考文(wén)獻[5]），對(duì)未經UNSM處理(lǐ)行科和(hé)經過UNSM（确定處理(lǐ)的(de)最佳參數）處理在妹(lǐ)的(de)軸承進行檢測和(hé)試驗，結果表明(míng)：

1)經UNSM處理(lǐ)軸承的(de)表面粗糙度由0.550μ山現m降低(dī)到0.149μm,表面硬度由58HRC增加到62HRC。

2)表面粗糙度的(de)降低(dī)、表面硬下作度的(de)增加以及微(wēi)凹坑的(de)形成使摩擦因數和(hé)耐磨性得到改善。

3)相(xiàng)比于未經處理(lǐ)喝匠軸承，經UNSM處理(lǐ)軸承在1484 MPa接觸應力下(xià)的(de)最長(cháng鐵校)疲勞壽命提高(gāo)了70.1%。

4)未經處理(lǐ)和(hé)經UNSM處理(lǐ)角接觸球軸承是工的(de)疲勞壽命分别為(wèi)11.176x10⁶和(hé)14.527x10⁶ r(疲勞壽命提高(gāo)約29.9%)。

5)UNSM處理(lǐ)産生(shēng)的(de)秒關殘餘壓應力在提高(gāo)軸承疲勞壽命中起主導作(zuò)用。